收藏本站
《中国科学院研究生院(工程热物理研究所)》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

对转涡轮气动优化设计及其热斑效应的研究

乔加飞  
【摘要】:鉴于对转涡轮技术在提高涡轮气动效率、降低涡轮端重量以及提高飞机机动性能等诸多方面的优势,欧美等航空强国将对转涡轮技术作为了重要的研究内容,并已将其成功地应用到了新一代军用与民用航空发动机之中。与之相比,我国在对转涡轮技术上的研究还颇为不足,对转涡轮气动设计及优化的经验尚有欠缺。此外,在常规涡轮中,研究者们已经发现了进口热斑会对涡轮的流场和热负荷产生不可忽视的影响,但迄今为止热斑对无导叶对转涡轮流场、气动性能以及热负荷的影响研究还非常少。鉴于此,本文在课题组已有研究成果的基础上,针对对转涡轮的气动优化设计及其热斑效应进行了研究,主要研究内容如下: 1.对某1+1对转涡轮进行了气动设计,并通过数值模拟的手段对其流场和气动性能进行了分析,总结出了相关设计特征。研究发现涡轮上端壁采用下凹型的曲线有利于降低叶顶反动度,低压级采用“反C”型出功分配将导致低压导叶出口气流角的径向差异较大。 2.研究了导叶弯曲对1+1/2对转涡轮气动性能的影响,重点研究了导叶在不同正弯角度和不同反弯角度下导叶通道内流场的变化,气流出口特性的变化以及高低压级涡轮等熵效率的变化,进而得到了导叶弯曲对1+1/2对转涡轮气动性能的影响方式及机理,并发现了导叶在小角度反弯时有利于1+1/2对转涡轮效率的提高。 3.通过对1+1/2对转涡轮在均匀温度进口工况和热斑工况下的定常/非定常数值模拟结果的比较,研究了进口热斑对1+1/2对转涡轮高低压两级转子通道内径向二次流以及涡强度的影响,发现了热斑的引入加剧了气流在高压转子通道内的径向二次流动,增强了高压转子根部通道涡和尾迹涡的强度,但降低了高压转子顶部泄漏涡的强度。还发现了在热斑的影响下,低压转子根部通道涡有所减弱。 4.开展了热斑对1+1/2对转涡轮叶表、叶顶以及端壁热负荷的影响研究,揭示了进口热斑与径向二次流以及顶部泄漏涡等相互作用对1+1/2对转涡轮热负荷的影响机理,发现了在热斑工况下高压转子叶顶尾部和低压转子叶顶尾部的热负荷因高温气体的掠过而增强,高压转子轮毂后端的热负荷和低压转子轮毂的热负荷因高温气体的径向迁移而增强,此外还发现了迁移至叶顶的高温流体在叶顶泄漏涡的卷吸下远离机匣,从而使得机匣的热负荷在热斑工况下有所下降。 5.研究了热斑的存在对1+1/2对转涡轮比功和等熵效率等气动性能的影响,发现了热斑工况下叶中高温流体出功增加,而两端低温流体出功降低;由于叶中高温流体在出功的同时还要向两端低温流体输送能量,因此叶中区域的等熵效率因热斑的引入而降低,两端区域的等熵效率因热斑的引入而升高。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:V235.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王仲奇,郑严;叶轮机械弯扭叶片的研究现状及发展趋势[J];中国工程科学;2000年06期
2 朱荣国;使用非正交曲线座标与速度分量S_2流面反问题流场线松弛解[J];工程热物理学报;1980年01期
3 王仲奇,韩万今,徐文远,才大颖;冲角和叶片倾斜角对矩形叶栅出口二次流场的影响[J];工程热物理学报;1989年02期
4 王仲奇,韩万今,徐文远,赵桂林;在低展弦比透平静叶栅中叶片的弯曲作用[J];工程热物理学报;1990年03期
5 韩万今,谭春青,石红,周谟春,王仲奇;叶片倾斜对大转角透平叶栅流道内通道涡和损失发展的影响[J];工程热物理学报;1993年02期
6 季路成,钟文涛,徐建中;关于1+1/2对转涡轮的基本分析和初步设计[J];工程热物理学报;2001年02期
7 季路成,杨吉民,徐建中;关于1+1对转涡轮中热痕现象的研究[J];工程热物理学报;2001年06期
8 季路成,黄海波,陈江,徐建中;涡轮中的激波/叶排相互作用[J];工程热物理学报;2002年02期
9 王仲奇,冯国泰,王松涛,陈乃兴;透平叶片中的二次流旋涡结构的研究[J];工程热物理学报;2002年05期
10 季路成,项林,黄海波,徐建中;1+1/2对转涡轮叶排轴向间距对性能影响的研究[J];工程热物理学报;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵庆军;无导叶对转涡轮流动特性分析及其进口热斑迁移机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 夏禹;涡轮叶片造型CAD系统研究[D];西北工业大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴晓元,陈忠基,王世东,徐广普,李全美;气囊式蓄能器气体多变指数值域的研究[J];鞍山科技大学学报;2003年03期
2 李俊城,张有才,叶霭云,王景升,王征;车用气波增压柴油机[J];北京工业大学学报;1997年02期
3 朱之丽;高超;;涡扇发动机地面起动过程性能模拟[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
4 许利波;高歌;;用GAO-YONG湍流模型计算激波/边界层干扰[J];北京航空航天大学学报;2007年10期
5 丁水汀;李果;李莉;王勇;;涡轮叶片尾缘复合通道隔板结构对流动的影响[J];北京航空航天大学学报;2009年06期
6 吴宏;孟恒辉;赵振明;吴宏伟;;吹风比和曲率对旋转曲面气膜冷却效率影响[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
7 赵振明;吴宏伟;丁水汀;徐国强;;旋转数对凸表面气膜冷却影响的实验分析[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
8 刘晓红;罗翔;陶智;;大小孔交替排列对气膜冷却效率的影响[J];北京航空航天大学学报;2010年11期
9 孙纪宁;邓晶;邓宏武;;涡轮叶片微小通道气膜新型复合冷却结构设计[J];北京航空航天大学学报;2012年05期
10 康国仁;臧世军;;SAGD高干度蒸汽流动模拟实验研究[J];承德石油高等专科学校学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许静;彭旭东;孟祥铠;白少先;;非接触端面气体润滑密封热效应影响数值分析[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
2 余安远;黄挺;倪鸿礼;乐嘉陵;;FL-23风洞用超燃冲压进气道试验平台的设计与初步应用[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
3 胡海洋;季辰;刘子强;白鹏;;大展弦比机翼亚声速静气动弹性数值计算研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
4 郭良斌;王祖温;;绝热气动管道平均摩擦系数的计算新方法[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
5 段宏兵;李长友;;SN-1-130气吸式精密排种器真空流场的有限元分析[A];2006年湖北省博士论坛——先进制造技术与制造装备论文集[C];2006年
6 赵政云;;CRH2型动车组空调换气系统的结构组成及常见故障分析[A];第十届中国科协年会中部地区物流产业体系建设论坛专辑[C];2008年
7 胡安康;孙群;范佘明;华汉金;;高负荷螺旋桨敞水及空泡性能试验研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
8 杨建;竺晓程;闫怀喜;杨建道;周代伟;阳虹;杜朝辉;;中压进汽系统的数值计算(一):进汽腔体的流动[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
9 竺晓程;杨建;闫怀喜;杨建道;周代伟;阳虹;杜朝辉;;中压进汽系统的数值计算(二):斜置导叶[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
10 戴韧;赵志军;王宏光;杨爱玲;;涡轮气膜冷却流动与传热机理的基础研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 王晓东;透平机械内部复杂流动的数值模拟与叶片设计的鲁棒优化[D];华北电力大学(北京);2010年
4 许剑;高效对旋风机的流场特性研究与设计优化[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
5 张磊;超高负荷跨音速涡轮气动设计理论及其非定常流动特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
6 王红涛;汽轮机低压排汽系统内部流动及其气动优化设计研究[D];上海交通大学;2011年
7 沈枫;离心压缩机系统内无叶扩压器失速的三维模型[D];上海交通大学;2011年
8 田立丰;超声速光学头罩流场精细结构及其气动光学效应的机理研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 李杰;大高径比霍尔推力器的理论与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 齐利晓;整流翼型均速管流量传感器研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立红;小型换热风扇的结构参数对其内部流动与性能的影响研究[D];浙江理工大学;2010年
2 雷风林;汽轮机末级变工况性能研究与流道改进设计[D];郑州大学;2010年
3 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈佩;三级轴流压气机湿压缩特性数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李斌;先进涡轮气动设计规律的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 舒春英;喷水推进泵流场数值模拟分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 徐义洪;渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 孙文君;汽车油气弹簧特性仿真研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 黎震;基于UG NX软件开发通风机叶片及弯曲模具的研究[D];南昌大学;2010年
10 汪伏波;跨声速风洞槽壁试验段流动特性初步研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赖喜德,王贞凯;混流式转轮叶片三维造型及仿真加工技术[J];兵工自动化;1998年03期
2 方祥军,刘思永,王屏;轴流超跨音高载荷对转涡轮气动特性分析[J];北京航空航天大学学报;2003年06期
3 武仲科,胡德荣;以NURBS为基础的造型方法[J];北京航空航天大学学报;1994年02期
4 李峻峰,翁史烈,宋华芬;燃气轮机叶片造型的混合约束条件三次B样条设计法[J];船舶工程;1996年03期
5 李道祥,袁晓辉,徐纪方;混流式水轮机叶片的几何造型[J];大电机技术;1998年03期
6 王刚 ,于达仁 ,赵万生;涡轮叶片造型方法的研究[J];电加工与模具;2002年01期
7 崔玉民,韩庆瑶,张喜明;基于ARX的叶片曲面造型技术的研究[J];电力情报;2001年01期
8 薛克敏,吕炎,范文慧,陈宗霖;叶片叶身表面造型系统研究[J];电脑学习;1995年04期
9 张建华,叶尚辉;几何造型的研究与发展[J];电子机械工程;1995年06期
10 伍先俊,李志明;平板叶片型线设计及叶片造型技术[J];风机技术;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈海生;弯曲叶片透平叶栅和单级轴流风机气动特性的实验和数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 季路成,权晓波,徐建中;一个1+1对转涡轮的初步设计[J];工程热物理学报;2001年04期
2 王会社,赵庆军,赵晓路,徐建中;1+1/2对转涡轮中激波结构的数值研究[J];工程热物理学报;2005年02期
3 刘艳华,乔渭阳;对转涡轮气动方案设计技术研究[J];机械设计与制造;2005年04期
4 蔡睿贤,魏星禄;三对转涡轮及其基本分析[J];航空动力学报;1992年01期
5 季路成,肖翔,陈江;1+1/2对转涡轮设计及控制方法探索[J];工程热物理学报;2004年03期
6 方祥军,刘思永,王屏,张维军;一种低压无导叶对转涡轮特性分析与设计[J];推进技术;2005年03期
7 刘思永,王屏,方祥军,晏山平;无导叶对转涡轮新技术气动设计探讨[J];燃气涡轮试验与研究;2002年01期
8 权晓波,李维,季路成,赵晓路,徐建中;考虑冷却的1+1/2对转涡轮初步设计[J];工程热物理学报;2002年04期
9 赵庆军;王会社;赵晓路;徐建中;;进口热斑径向作用位置对无导叶对转涡轮低压级温度场的影响[J];工程热物理学报;2009年02期
10 蔡睿贤;有关对转涡轮基本设计与应用的进一步思考[J];航空动力学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王强;李维;;弹用对转涡轮发动机取消涡轮间导叶涡轮支点布局研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
2 王文三;唐菲;徐建中;;1+1/2对转涡轮低压动叶前缘气膜冷却的非定常特性研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
3 崔岩;刘素梅;;基于PSpice的热斑现象解决方案[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
4 隋永枫;孙义冈;叶钟;孔建强;;汽轮机叶片改型及三维气动优化设计[A];中国动力工程学会透平专业委员会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
5 杨昆淼;张卫民;;基于翼面压力分布的超临界机翼气动优化设计[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
6 康洞国;;主燃料层熵增对激光聚变点火影响的研究[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年
7 朱晓峰;袁新;;蒸汽透平高压级扭叶片的气动优化设计[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
8 王衍斌;唐永建;张林;吴卫东;雷海乐;王鹏;;快点火靶的优化[A];第九届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2007年
9 李蒙;张利发;李沄生;;混合介质对快点火预压缩过程的影响[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
10 张雄;韩继红;;建筑物红外热像检测技术研究[A];吴中伟院士从事科教工作六十年学术讨论会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 ;红外热成像应用技术专栏(续)[N];中国企业报;2001年
2 本报记者 王俊鸣;火星逐日向地球“冲”来[N];科技日报;2003年
3 ;薄镀锡原板用高性能冷轧制油的开发[N];世界金属导报;2002年
4 邬智茂;重庆通用成功开发“高效等宽流道干熄焦循环风机”[N];中国工业报;2009年
5 朱小绒;重庆通用成功开发煤炭焦化循环风机[N];中国石化报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔加飞;对转涡轮气动优化设计及其热斑效应的研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
2 赵庆军;无导叶对转涡轮流动特性分析及其进口热斑迁移机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
3 张磊;超高负荷跨音速涡轮气动设计理论及其非定常流动特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
4 张惠;1+1/2对转涡轮流动特性分析及其气膜冷却流动机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
5 杨科;基于CFD方法的叶轮机械优化设计理论及实例[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
6 王晓鹏;遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究[D];西北工业大学;2000年
7 杨智勇;高速客车铝基复合材料制动盘热损伤和结构设计研究[D];北京交通大学;2008年
8 张晋;活动星系核及其延展区的高能辐射研究[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2009年
9 张宇飞;基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计[D];清华大学;2010年
10 汪光文;基于并行遗传算法的风扇/压气机叶片气动优化设计[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周杰;带有超高负荷跨音速涡轮级的对转涡轮低压级设计与分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
2 刘艳华;对转涡轮气动设计技术研究[D];西北工业大学;2005年
3 闫晓娜;对转涡轮气动设计方法研究[D];西北工业大学;2003年
4 卢蕊;1+1/2对转涡轮气动设计研究[D];西北工业大学;2006年
5 于海力;轴流叶轮机械二维叶栅非定常流动数值模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2003年
6 刘素梅;光伏方阵失配现象研究[D];汕头大学;2008年
7 吕文亮;对转涡轮转子叶片流固耦合数值分析方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 张骏;基于缩比试验的热斑研究[D];北京交通大学;2012年
9 丁伟;基于多目标遗传算法的轴流压气机气动优化设计技术研究[D];西北工业大学;2006年
10 张越;差分进化算法及其在气动优化设计中的应用[D];上海交通大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026