葉輪機(jī)械中若干非定常流動特征的初步研究.pdf

1、隨著國內(nèi)外航空航天技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的不斷發(fā)展與進(jìn)步，原先建立在相對簡化的定常流動假設(shè)下的研究方法和設(shè)計手段已不能滿足對葉輪機(jī)械更高性能指標(biāo)的要求，因此對葉輪機(jī)械中非定常問題的研究逐漸成為引人矚目的課題。然而葉輪機(jī)械中的非定常流動是高度復(fù)雜的，其中涵蓋了多種非定常因素，本文對葉輪機(jī)械中諸類非定?，F(xiàn)象的耦合效應(yīng)進(jìn)行初步研究，旨在探索其中相互作用的機(jī)理，為發(fā)展成熟有效的非定常設(shè)計體系提供理論支持。 分離流動是葉輪機(jī)械中相當(dāng)普遍的非定?，F(xiàn)

2、象。文中首先對一排壓氣機(jī)葉柵在非設(shè)計工況下的非定常特性進(jìn)行研究，通過數(shù)值計算得到不同攻角下葉柵的非定常流場，發(fā)現(xiàn)在大攻角下出現(xiàn)大尺度渦脫落分離流動呈現(xiàn)接近周期性的變化。隨著攻角的增大，流場的非定常性逐步增強(qiáng)，分離現(xiàn)象也益發(fā)顯著。文中繼而在此基礎(chǔ)上探討了振蕩擾流對此類葉柵分離流場的影響，通過有無激勵情況下葉柵非定常流場的對比，發(fā)現(xiàn)選擇合適的激勵頻率、激勵幅值和激勵加入點，可以有效地抑制或推遲分離的產(chǎn)生，從而改善葉柵的氣動性能。 非

3、定常尾跡同樣也是一種廣泛存在于葉輪機(jī)械中的非定常現(xiàn)象，它的存在對下游葉片排產(chǎn)生了非常大的影響。本文中在一排渦輪葉柵前增加運(yùn)動的圓柱，利用圓柱繞流來模擬上游靜葉產(chǎn)生的尾跡，將其作為一種激勵機(jī)制，探討了此種非定常激勵對下游葉柵的影響。研究的結(jié)果顯示，選擇適當(dāng)?shù)募铑l率可實現(xiàn)對葉柵流場有效的整合，將原先的無序流動有序化，數(shù)值計算和實驗的結(jié)果都分別印證了這一點。 作為葉輪機(jī)械中固有的非定?，F(xiàn)象——動靜葉干涉效應(yīng)，歷來成為研究領(lǐng)域中關(guān)注的

4、主要熱點之一。本文則把研究目光投向了非設(shè)計工況下動靜葉柵相互干擾的非定常流動特性，通過分區(qū)計算的數(shù)值方法得到了大分離流動和動靜葉相互干涉兩種非定?，F(xiàn)象耦合后的流場，其中上游動葉柵產(chǎn)生的大分離流動破壞了動靜葉柵流場周期性變化的趨勢，并引起了下游葉柵進(jìn)口來流攻角的變化，使整個流場趨于更為復(fù)雜的非定常變化。 本文的工作中不僅探索葉輪機(jī)械中非定?，F(xiàn)象，還對建立在定常假設(shè)下的正反問題結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計方法在非定常條件下的結(jié)果進(jìn)行評估。通過對一