葉輪機械中若干非定常流動特征的初步研究.pdf

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

2、象。文中首先對一排壓氣機葉柵在非設計工況下的非定常特性進行研究，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，分離現(xiàn)象也益發(fā)顯著。文中繼而在此基礎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械中的非定?，F(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制，探討了此種非定常激勵對下游葉柵的影響。研究的結果顯示，選擇適當?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)值計算和實驗的結果都分別印證了這一點。 作為葉輪機械中固有的非定?，F(xiàn)象——動靜葉干涉效應，歷來成為研究領域中關注的

4、主要熱點之一。本文則把研究目光投向了非設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口來流攻角的變化，使整個流場趨于更為復雜的非定常變化。 本文的工作中不僅探索葉輪機械中非定?，F(xiàn)象，還對建立在定常假設下的正反問題結合的優(yōu)化設計方法在非定常條件下的結果進行評估。通過對一