葉輪機(jī)械中若干非定常流動(dòng)特征的初步研究.pdf

1、隨著國(guó)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(duì)簡(jiǎn)化的定常流動(dòng)假設(shè)下的研究方法和設(shè)計(jì)手段已不能滿足對(duì)葉輪機(jī)械更高性能指標(biāo)的要求，因此對(duì)葉輪機(jī)械中非定常問(wèn)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(dòng)是高度復(fù)雜的，其中涵蓋了多種非定常因素，本文對(duì)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(jì)體系提供理論支持。 分離流動(dòng)是葉輪機(jī)械中相當(dāng)普遍的非定?，F(xiàn)

2、象。文中首先對(duì)一排壓氣機(jī)葉柵在非設(shè)計(jì)工況下的非定常特性進(jìn)行研究，通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到不同攻角下葉柵的非定常流場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)在大攻角下出現(xiàn)大尺度渦脫落分離流動(dòng)呈現(xiàn)接近周期性的變化。隨著攻角的增大，流場(chǎng)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(duì)此類葉柵分離流場(chǎng)的影響，通過(guò)有無(wú)激勵(lì)情況下葉柵非定常流場(chǎng)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)選擇合適的激勵(lì)頻率、激勵(lì)幅值和激勵(lì)加入點(diǎn)，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(dòng)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?，F(xiàn)象，它的存在對(duì)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(dòng)的圓柱，利用圓柱繞流來(lái)模擬上游靜葉產(chǎn)生的尾跡，將其作為一種激勵(lì)機(jī)制，探討了此種非定常激勵(lì)對(duì)下游葉柵的影響。研究的結(jié)果顯示，選擇適當(dāng)?shù)募?lì)頻率可實(shí)現(xiàn)對(duì)葉柵流場(chǎng)有效的整合，將原先的無(wú)序流動(dòng)有序化，數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都分別印證了這一點(diǎn)。 作為葉輪機(jī)械中固有的非定?，F(xiàn)象——?jiǎng)屿o葉干涉效應(yīng)，歷來(lái)成為研究領(lǐng)域中關(guān)注的

4、主要熱點(diǎn)之一。本文則把研究目光投向了非設(shè)計(jì)工況下動(dòng)靜葉柵相互干擾的非定常流動(dòng)特性，通過(guò)分區(qū)計(jì)算的數(shù)值方法得到了大分離流動(dòng)和動(dòng)靜葉相互干涉兩種非定常現(xiàn)象耦合后的流場(chǎng)，其中上游動(dòng)葉柵產(chǎn)生的大分離流動(dòng)破壞了動(dòng)靜葉柵流場(chǎng)周期性變化的趨勢(shì)，并引起了下游葉柵進(jìn)口來(lái)流攻角的變化，使整個(gè)流場(chǎng)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)械中非定常現(xiàn)象，還對(duì)建立在定常假設(shè)下的正反問(wèn)題結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在非定常條件下的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)對(duì)一