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动静叶干涉中背压扰动叶栅气动力的降阶模型

科学技术与工程 2018年第10期18卷 174-179页

作者：杨明磊李立州张珺罗骁中北大学机电工程学院太原学院数学系太原030051

现有航空发动机气动力降阶模型的研究主要集中在叶片颤振方向,对动静叶干涉引起叶栅气动力变化的问题没有讨论。其中背压扰动是动静叶干涉影响上游叶栅气动力的重要因素。通过对背压扰动的傅里叶分解,分别计算分解背压扰动所得各谐波引... 详细信息

现有航空发动机气动力降阶模型的研究主要集中在叶片颤振方向,对动静叶干涉引起叶栅气动力变化的问题没有讨论。其中背压扰动是动静叶干涉影响上游叶栅气动力的重要因素。通过对背压扰动的傅里叶分解,分别计算分解背压扰动所得各谐波引起的叶栅气动力响应,由此建立了基于谐波平衡法的背压扰动叶栅气动力降阶模型。在此基础上,研究了各谐波幅值对气动力降阶模型精度的影响。算例的结果表明:提出的方法能非常好地描述动静叶干涉中背压对上游叶栅气动力的影响;根据幅值大小选择主谐波,可以在不大幅降低气动力降阶模型精度的情况下减少待定参数的个数;利用该方法可准确确定任意时刻动静叶干涉中背压扰动叶栅的气动力。

关键词：气动力降阶模型动静叶干涉谐波平衡法背压扰动叶栅

基于流道优化的局部进气高速涡轮机气动噪声控制实验研究

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推进技术 2016年第2期37卷 266-272页

作者：赵辛午黄洪雁马瑞贤刘占生哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

动静叶干涉是涡轮机气动噪声的主要来源之一。针对局部进气高速涡轮机,为了抑制由动静叶干涉引起的单音辐射噪声,提出了增大喷嘴的几何出气角、喷嘴下俯、喷嘴单侧修型和增大动静叶间距的流道优化设计方法以控制涡轮机内的流动状况进而... 详细信息

动静叶干涉是涡轮机气动噪声的主要来源之一。针对局部进气高速涡轮机,为了抑制由动静叶干涉引起的单音辐射噪声,提出了增大喷嘴的几何出气角、喷嘴下俯、喷嘴单侧修型和增大动静叶间距的流道优化设计方法以控制涡轮机内的流动状况进而降低噪声辐射,并设计了涡轮机气动噪声测试实验台,测量并分析了优化措施的降噪效果。结果表明,涡轮机流道优化设计方法有效抑制了单音辐射噪声,使各个转子谐频处的离散噪声均得到降低,并在3125Hz处实现了最高达7d B的降噪量;在大部分的三分之一倍频程内,优化设计的涡轮机噪声幅值低于原始设计的涡轮机,最大降噪量为2.1d B。

关键词：涡轮噪声局部进气动静叶干涉流道优化单音噪声

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热斑迁移路径上非定常气膜冷却特性研究

工程热物理学报 2018年第9期39卷 1991-1996页

作者：王天壹宣益民南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

热斑在涡轮级中迁移会引起叶片局部温度过高,影响叶片使用寿命。本文在涡轮进口存在热斑的工况下,对整级涡轮叶栅进行数值模拟,研究热斑迁移路径上的气膜非定常冷却特性。结果表明:气膜孔附近区域流场和温度场的变化与主流周期性相同,... 详细信息

热斑在涡轮级中迁移会引起叶片局部温度过高,影响叶片使用寿命。本文在涡轮进口存在热斑的工况下,对整级涡轮叶栅进行数值模拟,研究热斑迁移路径上的气膜非定常冷却特性。结果表明:气膜孔附近区域流场和温度场的变化与主流周期性相同,动叶前缘经历热斑流场的时间约占整个周期的1/4。叶片前缘冷却射流可以冲散到达叶片前缘的热斑高温流体,热斑核心温度降低。采用压力脉动的气膜冷却的冷却效率低于常规气膜冷却,冷却效率随脉动频率的升高而增大。

关键词：热斑非定常模拟动静叶干涉脉动气膜冷却冷却效率

单级跨音速压气机内流场的非定常模拟及损失分析

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清华大学学报（自然科学版） 2009年第5期49卷 759-762页

作者：孙宇涛任玉新清华大学工程力学系北京100084

通过数值求解非定常三维可压缩Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程,模拟了跨音速压气机级Rotor35/Stator37内的流场。为了分析该压气机级的损失,推导了描述非定常流动损失的参数(不可逆性)及其对应的强度量参数。以此为基础,研究了损... 详细信息

通过数值求解非定常三维可压缩Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程,模拟了跨音速压气机级Rotor35/Stator37内的流场。为了分析该压气机级的损失,推导了描述非定常流动损失的参数(不可逆性)及其对应的强度量参数。以此为基础,研究了损失和流动结构之间的关系,得到了不同流动结构在损失产生上的主次关系;并定量给出了主要区域损失的大小。发现在最高效率点附近,边界层产生最大的损失,然后是顶隙泄漏流动、尾迹,以及核心区流动。该文也对该级压气机进行了损失功分析,结果表明吸力面边界层以及顶隙泄漏流动对于损失产生贡献最大。

关键词：跨音速压气机动静叶干涉损失分析

同方期刊数据库

局部进气高速涡轮机气动噪声实验研究（英文）

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科学技术与工程 2015年第34期35卷 39-44页

作者：赵辛午黄洪雁马瑞贤刘占生哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

动静叶干涉所产生的单音离散噪声是涡轮机气动噪声的主要来源之一。对于一种局部进气高速涡轮机,为了减弱由动静叶干涉引起的单音噪声,对涡轮机通流结构进行了流道优化设计以控制流道内的流动状况进而降低气动噪声,设计了涡轮机气动噪... 详细信息

动静叶干涉所产生的单音离散噪声是涡轮机气动噪声的主要来源之一。对于一种局部进气高速涡轮机,为了减弱由动静叶干涉引起的单音噪声,对涡轮机通流结构进行了流道优化设计以控制流道内的流动状况进而降低气动噪声,设计了涡轮机气动噪声实验台,测量并分析了流道优化措施的降噪效果。测量结果表明,所采用的涡轮机流道优化设计方法有效地抑制了单音离散噪声,降噪量最大达到了7 d B;在多数三分之一倍频程内,涡轮机优化设计后的噪声幅值均低于原始的涡轮机,降噪量最大为2.1 d B。

关键词：高速涡轮机单音噪声动静叶干涉流道优化实验研究

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非定常尾迹对旋转叶栅影响的数值研究

电站系统工程 2010年第2期26卷 12-14页

作者：郭婷婷王成荫冯博李少华耿晶梅北京国电龙源环保工程有限公司东北电力大学哈尔滨电站设备成套设计研究所

采用SST k-ω紊流模型对非定常条件下尾迹对动叶栅的影响进行了数值模拟,给出不同截面涡量随时间发展变化的过程,对各种涡系的流动机理进行了分析。结果表明:动叶前缘区域内,涡旋脱落呈现明显的周期性;动叶尾缘区域内,涡的脱落随时间变... 详细信息

采用SST k-ω紊流模型对非定常条件下尾迹对动叶栅的影响进行了数值模拟,给出不同截面涡量随时间发展变化的过程,对各种涡系的流动机理进行了分析。结果表明:动叶前缘区域内,涡旋脱落呈现明显的周期性;动叶尾缘区域内,涡的脱落随时间变化虽然仍有周期性变化的趋势,但已经不再具有严格的周期性。

关键词：非定常尾迹数值模拟流场动静叶干涉

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非定常尾迹对气膜冷却影响的数值研究

非定常尾迹对气膜冷却影响的数值研究

作者：王成荫东北电力大学

学位级别：硕士

随着国内外航空航天技术和相关领域的不断发展与进步,原先建立在相对简单的定常流动假设下的研究方法和设计手段已不能满足对叶轮机械更高性能指标的要求,因此,对叶轮机械中非定常问题的研究逐渐成为引人瞩目的课题。本文采用SST k-ω... 详细信息

随着国内外航空航天技术和相关领域的不断发展与进步,原先建立在相对简单的定常流动假设下的研究方法和设计手段已不能满足对叶轮机械更高性能指标的要求,因此,对叶轮机械中非定常问题的研究逐渐成为引人瞩目的课题。本文采用SST k-ω紊流模型,基于SIMPLE算法,结合有限体积法对控制方程进行离散。首先对无射流孔情况下非定常尾迹对动叶栅的影响进行了数值模拟。对动叶500rpm,1000rpm和2000rpm条件下的不同截面,以及2000rpm工况下一个周期内不同时刻的温度等值线图进行分析。计算出不同截面涡量随时间发展变化的过程,并对各种涡系的流动机理进行了分析。结果表明:动叶栅内温度随着动叶转速的增加而增加,而温度随叶片高度的变化几乎可以忽略不计,当尾迹扫过的频率增加,尾迹带来的湍流强度,抑制了分离区的的分离,进而抑制了动叶尾迹的脱落。动叶前缘区域内,涡旋脱落呈现明显的周期性;动叶尾缘区域内,涡的脱落随时间变化虽然仍有周期性变化的趋势,但已经不再具有严格的周期性。其次本文采用数值模拟的方法研究了旋转叶片前缘射流运动轨迹和冷却效率随转速与射流比变化的规律以及非定常尾迹对冷却效率的影响。结果表明:从叶片前缘布置的冷气孔出流的冷气流由于旋转叶片周向速度的影响,在流经叶片前缘后迅速脱离叶片壁面,与主流充分掺混,对叶片失去保护效果;在相同射流比条件下,高转速使得叶片前缘形成连续气膜覆盖,而在相同旋转速度条件下,高射流比使得叶片前缘形成连续气膜覆盖,可对叶片形成较好的气膜冷却效果。非定常尾迹作用于压力面气膜孔周围时,会改变气膜孔周围冷却效率,而对处于吸力面的冷却射流影响较小。

关键词：气膜冷却数值模拟非定常尾迹动静叶干涉冷却效率