一、小波方法分析小流量喷气影响两级低速轴流压气机失速特性的动态效果研究（论文文献综述）
赵乐[1]（2021）在《变转速下轴流压气机耦合型机匣处理的扩稳机理研究》文中指出现代航空发动机要求压气机必须具有高负荷、高效率和高失速裕度的特性,然而提高压气机负荷的同时往往会导致失速裕度的降低。机匣处理是提高压气机失速裕度的一种重要手段,然而,机匣处理一般存在转速变化时扩稳效果降低的问题,即“鲁棒性”不足。因此,在不同转速下探索均能有效扩稳的结构,研究其相应的扩稳机理具有重要的意义。本文以NASArotor37轴流压气机为研究对象,首先研究了带背腔的缝式机匣处理和叶顶喷气的扩稳机理,在此基础上对两者耦合而成的耦合型机匣处理开展参数化研究,并对优化后的耦合型机匣处理开展非定常数值模拟,揭示了耦合型机匣处理对压气机内部流场的改善机理及在其作用下压气机的失速机理。主要的研究内容和结论如下:（1）针对NASA rotor37轴流压气机开展三维非定常数值模拟,研究了实壁机匣在不同转速下的失速机理。研究结果表明:在100%和80%转速下,实壁机匣在近失速工况时压气机叶顶泄漏涡发生破碎,导致转子叶顶出现大面积的流动堵塞,该堵塞是造成压气机失速的主要原因;然而,在60%转速下,压气机叶顶泄漏涡没有破碎,叶片吸力面附面层分离造成的叶顶堵塞诱发压气机失速。（2）以压气机的失速机理为基础,研究了带背腔的缝式机匣处理和叶顶喷气在不同转速下对压气机内部流动的影响机理,以及在其作用下压气机新的失速机理。研究结果表明:带背腔的缝式机匣处理在高转速下由于其对叶顶泄漏涡的有效抑制较大提高了压气机的失速裕度,但在低转速下对叶片附面层的作用较弱,导致扩稳能力不足。由于高速射流对叶顶泄漏涡和叶片附面层分离均具有一定的抑制作用,叶顶喷气在不同转速下均能提高压气机的失速裕度,但在高转速下提升效果不及缝式机匣处理。（3）将带背腔的缝式机匣处理与叶顶喷气耦合设计得到一种耦合型机匣处理结构（CCT）,并开展了非定常数值模拟。研究结果表明:CCT在100%、80%和60%转速下使压气机失速裕度分别提高9.31%、8.26%、8.68%。通过对流场的定量分析发现,CCT在不同转速下均提高了压气机的叶顶负荷,但降低了叶顶泄漏强度,在高转速下通过抑制叶顶泄漏涡引起的通道堵塞提高了压气机失速裕度,而在低转速时有效抑制了附面层分离引起的通道堵塞,较大提高了压气机的失速裕度。在100%转速下,CCT作用下压气机的失速不再由叶顶泄漏涡诱发,而是由附面层分离引起的通道堵塞引起。（4）针对优化的CCT结构开展了多通道非定常数值模拟,研究了 CCT周向覆盖比例在不同转速下对压气机性能的影响。研究发现,CCT在66%周向覆盖比下压气机具有最优的性能,该周向覆盖比例在100%、80%、60%转速下其失速裕度分别提高10.45%、8.63%和15.38%,设计点效率分别降低0.53%、0.23%和0.18%。通过流场分析发现,CCT对叶顶泄漏涡和附面层分离引起的堵塞具有非定常作用,使得在部分周向覆盖比例下CCT仍具有较好的扩稳效果。因此,CCT在不同转速下均具有较大提高压气机失速裕度的能力。
朱伟[2]（2020）在《低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究》文中进行了进一步梳理现代航空发动机的进一步发展对压气机负荷和效率提出了更高的要求,低反力度压气机作为一种能够保证高效流动及高增压比的新技术,对于改善航空发动机压缩系统性能具有重要意义。叶顶间隙流对压气机的总体性能和内部流动稳定性具有显着影响,但目前对低反力度压气机间隙流动结构的认识仍不完善,内部流动机理亟待探究。本文以课题组前期设计的某三级低反力度高负荷压气机的首级转子为研究对象,针对低反力度跨声速转子叶顶间隙流动的机理和控制问题展开详细的数值模拟研究。主要的研究内容和结论如下:首先,本文研究了叶顶间隙流对低反力度跨声速转子宏观特性的影响。由于间隙尺寸是决定叶顶间隙流最直接的几何参数,因而对不同间隙尺寸下的流场进行了全工况数值模拟。研究发现,间隙流是导致转子气动性能降低的主要原因,随着间隙尺寸的增大,转子的堵塞流量减小,总压比和效率在整个流量范围内均有降低,但稳定工作范围呈现先增大后减小的变化趋势。其次,为了完善对低反力度跨声速转子叶尖区域流动机理的认识,采用多通道非定常数值模拟方法深入考察了不同间隙尺寸下激波/泄漏涡干涉、泄漏涡非定常波动、预失速状态等微观特性的变化。结果表明,低反力度压气机的失速源位于叶尖区域,不同间隙尺寸下,转子的失速机制不同。小间隙尺寸下,激波/附面层干涉在吸力面-机匣角区形成的大范围堵塞是促使压气机失速的主要原因。而在大间隙尺寸下,激波/泄漏涡干涉作用导致了涡破碎的发生,并在叶尖区域形成跨通道的旋转扰动结构,涡破碎现象加剧了叶尖流场的恶化,最终引发压气机失速。在上述研究基础上,为有效抑制间隙流或泄漏涡的形成,从而提高压气机的气动性能,本文引入了弯叶片技术用于减小间隙流的影响效果。本文针对周向弯曲和弦法向弯曲两种弯曲形式开展了一系列参数化研究,通过对比分析原型和弯曲叶片的流场特性,得到了几何造型参数对流场结构和性能参数的影响规律。研究发现,较大幅度的负弯角和较低的弯高更有助于削弱主泄漏强度,从而减弱激波/泄漏涡干涉,降低叶尖区域的泄漏损失和激波损失。两种弯曲形式下转子的特性线和流场结构呈现不同的特点。与弦法向弯曲相比,周向弯曲可以在保证转子通流能力的同时,提高总压比和效率。此外,周向弯曲对主泄漏涡强度和激波位置的控制效果更明显,减弱吸力面角区低能流体堆积的作用也更强。因此,在低反力度跨声速转子的气动设计中,推荐使用周向反弯,可以在满足强度要求的前提下选择较大幅度的弯角和较低的弯高。最后,考虑到几何高度复杂的三维叶片可能存在颤振和强度问题,本文开展了周向槽机匣处理对低反力度转子间隙流动的控制研究。通过在一定范围内改变周向槽的位置、深度和覆盖范围生成了一系列周向槽构型,采用数值模拟的手段快速评估了不同构型的性能,详细分析了几何设计参数对叶尖流场的影响规律,得出了周向槽机匣处理在低反力度压气机背景下的设计准则。结果表明,当周向槽位于前40%轴向弦长范围内时,周向单槽可以在不损失效率的前提下扩大转子的稳定工作范围。槽深的变化仅在0%和10%轴向位置对失速裕度有显着影响,失速裕度的最大增幅达6%。前缘至30%轴向位置范围内槽深的增加不利于效率的提升;30%轴向位置至尾缘范围内,槽深对峰值效率的影响不明显。此外,周向多槽的布局方式既有效控制了叶尖泄漏涡的产生和发展,同时也缓解了叶尖区域的流动堵塞。周向槽破坏了间隙流动的形成机制,显着提升了转子的总体性能,延缓了由间隙流动引起的压气机失速。
张千丰[3]（2020）在《高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究》文中提出高负荷压气机的设计与研制是提高压气机压比、减轻压气机部件重量、提高军/民用航空发动机性能的主要途径之一。然而叶片负荷的提高势必会导致更大的逆压梯度和叶顶顶部压差,进而增强泄漏流、加剧流动分离损失,极大地限制了压气机稳定裕度和效率的提升。位于转子叶片顶部的处理机匣能够有效拓宽突尖型失速压气机的稳定裕度,但其对压气机效率的影响在很大程度上取决于叶顶间隙尺寸。针对压气机在启动、稳定运行、减速停车和变工况过程中面临的叶顶间隙尺寸变化这一实际问题,有必要研究不同叶顶间隙尺寸下,压气机的失稳特征和叶顶间隙流动与处理机匣的非定常作用机理,进而明晰处理机匣在不同间隙尺寸条件下的扩稳机理和特性。本文以一台高负荷斜流压气机为主要研究对象,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,围绕实壁机匣条件下压气机内部流动失稳特征、处理机匣与压气机叶顶间隙流动相互作用机理及其对压气机稳定裕度和效率的影响机制等问题,细致地开展以下研究工作:（1）间隙对突尖型失速压气机失稳机理的影响:以微型斜流压气机转子和低速轴流压气机转子为研究对象,采用节流阀模型非定常数值计算方法,重点分析了零间隙和大间隙情况下引发压气机失稳流动结构的时空演化规律,以及失速团周向传播特征,揭示了间隙对压气机流动失稳的影响机理,并详细探讨了突尖波低压扰动形成对应的流动结构。研究发现:零间隙下,压气机尾缘的角区分离随着节流不断加剧且影响范围向叶片前缘移动,最终出现“前缘溢出和尾缘倒流”流动特征,在叶片通道形成径向涡,引发突尖型失速先兆;大间隙下,转子叶片前缘泄漏流在节流过程中不断加剧,与主流形成的交界面在前缘溢出的同时,尾缘出现倒流,进而引发压气机突尖型失速先兆。不论哪种失稳机理,该微型斜流压气机的失稳机制与低速轴流压气机一致,均出现“前缘溢出、尾缘倒流”和通道径向涡流动特征,径向涡是引起突尖波低压扰动的流动结构。（2）缝式处理机匣几何设计参数对斜流压气机性能的影响规律及转子叶顶间隙对其扩稳机理的影响:首先以单级微型斜流压气机为研究对象,参数化设计缝式处理机匣,应用DOE全因子试验设计方法,重点分析了变量因子对压气机性能的主效应影响,总结发现轴向缝的长度和开口面积比是对压气机性能影响最明显的两个参数;基于研究结果得到了一个兼顾稳定裕度和效率的处理机匣设计方案,借助非定常数值模拟方法,详细探讨了不同叶顶间隙尺寸下处理机匣与叶顶间隙流的非定常作用机理。时均结果表明:轴向缝与叶顶间隙流相互作用主要体现在对间隙流的抽吸和喷射作用,但是在小间隙下,轴向缝的抽吸作用减弱堵塞实现扩稳,大间隙下,缝的喷射作用起主导扩稳作用;大间隙条件下的非定常叶顶流场图谱表明:轴向缝处理机匣抽取位于叶片通道内的缝底面的流体团,然后在转子上游位置喷出相对总压高的流体团,该流体团与转子前缘碰撞后,分成两个流体微团,一个流体微团沿着叶片压力面向下游传播,导致压力面静压和叶顶差压的提高,另一个流体微团从叶片吸力面进入通道,携带泄漏流向下游传播,抑制了泄漏流在叶片前缘的溢出,从而实现扩稳。（3）缝式处理机匣对压气机失速特性和失速机理的影响:在处理机匣条件下,以单级微型斜流压气机动/静态试验测量为主,研究了3个部分转速下,设计间隙和大间隙条件下压气机失速类型和失速扰动的时空传播特征,结果表明压气机均通过突尖型先兆进入失速状态且失速先兆周向传播速度为80%-90%转子转速;并重点分析了30000rpm时叶顶流场在失稳过程中的演变过程,动态静压测量数据显示:无论是实壁机匣还是处理机匣,靠近失速时,均在叶片尾缘处首先出现静压扰动,该扰动不发生周向传播,再经过几转时间后,在叶片前缘开始出现突尖型失速先兆扰动。进一步地,以单排压气机转子为研究对象,采用节流阀模型和非定常数值模拟方法研究了处理机匣条件下压气机的失稳机制。结果表明,在处理机匣条件下,突尖型失速先兆出现时,叶片通道内仅出现主流与泄漏流交界面溢出的现象,不存在“尾缘反流”现象。这一发现重新考查了压气机突尖失速先兆的判定准则。（4）处理机匣条件下压气机内部流动损失机理:在大间隙处理机匣对压气机效率提高的基础上,以单级微型斜流压气机为研究对象,基于压气机稳定运行热力学参数周期性变化的物理特征,采用定常数值模拟方法,应用当地熵产损失分析模型,探索性地对有无处理机匣压气机内部熵产率的分布进行了分析,揭示了处理机匣对压气机内部流动损失产生正反两方面影响的作用机理,并根据转子尾缘熵产率梯度,划分损失源区域并量化了各区域损失,结果表明处理机匣削弱了叶尖前缘泄漏流与主流的掺混,使转子域机匣端壁损失下降20%左右,显着降低了压气机内部流动损失。
邹璐瑶[4]（2020）在《进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究》文中提出随着对煤矿主通风机设备在工况范围和运行稳定性、安全性方面要求的不断提高,矿用对旋主通风机在小流量工况下运行时的气动不稳定性问题也越来越突出,当进口畸变等某些因素导致风机运行在近失速工况时,就可能造成叶片裂纹甚至折断等重大安全事故,给整个矿井带来严重后果。如果不对此进行深入细致的研究,将无法保证风机运行的稳定性和安全性,也不能满足当前智能化矿山建设的需要。因此,本文在系统地总结和借鉴国内外在航空发动机及相关领域已有研究成果的基础上,开展进气畸变条件下矿用对旋主通风机失速起始机理及其传播与发展规律研究,不仅可为矿用主通风机运行中的失速预报（避免发生失速）和实施主动控制提供理论依据,而且可为在设计阶段提高风机的气动稳定性奠定理论基础,因而具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以一台压入式矿用对旋主通风机为研究对象,首先数值分析了3种进气条件（无畸变进口、弯管进口畸变、复杂进口畸变）下对旋通风机内部非定常流动特征及其特性。然后重点针对无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,将DES（分离涡模拟）技术和出口节流阀模型应用于对旋风机全流道内非定常流动的数值模拟。基于数值模拟结果的分析,获得了小流量近失速工况下,对旋风机失速起始扰动的首发位置、扰动类型;根据流场的非定常变化特征,揭示了不同进气条件下失速起始扰动的产生机理及其传播与发展规律;在进气畸变条件下,模拟了两级叶轮叶顶间隙泄漏流动的动态变化过程,探讨了对旋叶轮对失速扰动向下游传播的抑制能力;考察了失速涡团的发展对对旋风机径向和轴向流场的影响。研究结果表明,在两种进气条件下,对旋风机两级叶轮失速起始扰动均发生在叶顶区域,在无畸变进口条件下,失速起始扰动首先发生在前级叶轮内,而在复杂进口畸变条件下,后级叶轮中首先发生失速起始扰动;前级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”,失速起始扰动伴随着“前缘溢流”与“尾迹反流”现象的产生而出现,后级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”;后级叶轮叶根处虽然在失速起始阶段也存在低速扰动区,但是此处扰动与叶顶区扰动是各自独立形成的,最终两者在叶片吸力面的尾缘附近融合并发展。在所考察的无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,尽管对旋风机失速起始扰动的产生与发展规律在某种程度上是相似的,但是失速起始扰动在两级叶轮中出现的先后顺序以及失速涡团对对旋风机内部流场的影响程度与范围方面则存在差异。与无畸变进口条件相比,复杂畸变进口条件下对旋风机失速起始扰动的发生有所提前,叶片通道内的涡核尺寸更大,分布范围也更广,失速涡团对对旋风机径向与轴向流场的影响更显着,气流脉动也更强。
赵祎佳[5]（2020）在《基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究》文中提出高效率、宽稳定运行范围是现代离心压气机追求的目标,深入挖掘离心压气机内流场非定常流动特征是提高其气动性能及流动稳定性的重要基础。为了从动力学角度揭示压气机的非定常流动对气动性能的影响机理,明确影响压气机流动稳定性的关键因素,本文采用改进的模态分解方法探索离心压气机非定常流场的新现象。基于离心压气机流场特征的复杂性及传统分解方法的不足,对本征正交分解方法（Proper Orthogonal Decomposition,POD）进行改进,提出了单频的模态分解方法（Single-Frequency Proper Orthogonal Decomposition,F-POD）。以单频模态分解方法为主并结合多种流场分析方法,对离心压气机流场中的动静干涉、间隙效应、激波等非定常结构的模态特征及物理含义进行了逐层剖析,进而结合主模态的能量转移,提炼了与压气机稳定性相关的扰动模态并明确其发展演化的内在驱动因素。首先以具有离散频率和增长率等物理特征的解析函数研究POD和动力模态分解方法（Dynamic Mode Decomposition,DMD）的数学性质及物理阐释。POD方法从能量的角度将流场分解为不同能级结构,各阶模态均具有耦合频率特征;DMD方法则能获得流场的单频模态结构,然而模态增长率信息拟合存在偏差。为了实现对压气机非定常流场单频结构及增长率特征的准确提取,结合傅里叶变换（Discrete Fourier Transform,DFT）及其逆运算对POD方法进行了两步改进。初步改进通过对POD模态的单频分解和重构得到了单频模态分解方法,进一步改进提出了主频邻域内重构方法,实现了对单频模态增长率信息的准确提取,最终提出了F-POD方法。采用不同增长率、多重频率的解析函数及经典圆柱绕流算例对F-POD方法进行了详细验证,表明F-POD方法能够准确地从离散频率流场中提取单频模态结构及增长率信息,为从动力学角度解析复杂非定常流场提供了行之有效的新方法。从流动较稳定、流场结构较清晰的压气机最高效率工况出发,实施对叶片通道内三维脉动流场的单频模态分解,结合流场主要参数的云图、全场涡系结构分布、监测点频谱特征等,论证了不同间隙及转速下压气机流场的模态特征及其物理阐释。得出:1)动静干涉扰动所对应的叶片通过频率模态（Blade Passing Frequency,BPF）及其倍频n BPF在稳定工况下始终为流场的一阶主频,并且随着其他扰动因素如间隙泄漏涡、激波等的介入,主频模态能量占比逐渐降低;2)上游间隙泄漏涡对应0.05BPF,而下游间隙泄漏涡及尾迹区的主要模态为0.2BPF;3)激波/间隙泄漏涡、激波/边界层的相互作用加剧了流场的脉动,造成了间隙泄漏涡的破碎（0.2BPF、0.4BPF模态）及降低了波后边界层流动的稳定性（0.05BPF模态）。离心压气机三维非定常流场的单频模态分解方法为挖掘压气机流场新现象,解析流场非定常动力学特征提供了新视角。在阐明最高效率工况点流场主导模态物理解释基础上,进一步对变工况（最高压比点、小流量工况点）下,不同间隙、不同转速三维非定常流场实施单频模态分解。依据变工况主要模态的能量转移特征,发现压气机流动稳定性降低过程（即流量减小过程）总是伴随着动静干涉扰动模态（BPF/n BPF）能量向低频扰动模态的转移,故各低频模态变化过程即可反映出与压气机稳定性相关的模态发展演化的内在驱动因素:1)闭式离心压气机流动稳定性降低主要是由于吸力面边界层区域的脉动增强,对应的“不稳定”模态为0.4BPF;2)半开式叶轮的流动稳定性主要与间隙泄漏涡（0.05BPF模态）及其不断破碎产生的“高”频模态0.4BPF、0.7BPF相关;3)跨声速压气机激波、泄漏涡、边界层相互作用增强,使得流场呈现更低频率的多峰值宽频模态特征,表明压气机流动稳定性减弱。利用模态能量转移及模态结构演化特征探索压气机流动稳定性的方法为研究压气机失稳机理提供了新思路。基于改进的单频模态分解方法对离心压气机不同转速、不同间隙及变工况流场模态特征的探索揭示了压气机复杂流场动力学机理,为高性能、宽稳定工况范围的离心压气机设计提供了理论支撑。
王萌[6]（2020）在《基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究》文中进行了进一步梳理燃气轮机由于其功率密度大,机动性能好等特点被广泛应用于航空、舰船、发电等诸多领域。压气机作为燃气轮机的三大核心部件之一,其工作性能对燃气轮机整机的工作性能有着决定性作用。先进的发动机设计技术在很大程度上依赖人们对压气机内部流动的认识程度,进一步研究复杂工况下的压气机内部流动特征,对于提高压气机技术是十分必要的。本文采用先进的数值模拟方法,首先对轴流压气机在稳定状态下的级间干涉现象进行了研究,其次,对压气机在失稳状态下的失速特性以及喘振特性分别进行了全三维的动态模拟,最后就相关数值模拟结果进行了讨论分析。主要研究内容分为以下几点:（1）以NASA Stage35型跨音速轴流压气机为研究对象,在设计转速下对其工作特性及内部流场进行了数值模拟研究,通过与实验数据进行对比验证了本文所采用数值方法的有效性。在此基础之上,提出了一种基于谐波平衡法的压气机性能快速预测方法,并与传统的双时间步长法的计算精度及计算效率进行了对比。结果表明,采用基于谐波平衡法的压气机性能快速预测方法求解叶轮机械的内部周期性非定常流动是切实可行的,相比传统的双时间步长法,在保证计算精度的同时可以大大提高叶轮机械内非定常流动的计算效率,其计算速度相比传统的数值模拟方法至少提高了10倍以上;（2）采用谐波平衡法对轴流压气机中前后叶排间的相互干涉作用所引起的非定常流动特征进行了数值模拟研究,并在此基础之上,在自主开发的数值模拟软件SPARC中,采用所提出的基于谐波平衡法的快速预测方法对多级轴流压气机中的级间干涉现象在全通道中进行了研究。结果表明,由于相邻叶排间上下游叶片间相对位置的不同,使得级间间隙中的流动在周向方向上呈现出非均匀的流动状态,虽然这种非均匀的流动特征在前面级中几乎可以忽略不计,但是随着压气机级数的增多,这种非均匀特征会持续地累积,并且最终在压气机后面级中形成较为严重的不均匀流动,给压气机的安全运行带来隐患。（3）结合UDF技术发展了压气机出口处流动参数的动态调节模型,提出了一种压气机失速的预测方法,在全通道中对该型压气机转子叶片通道中的失速产生及发展过程进行了全三维的数值模拟研究。结果表明,随着压气机进出口处质量流量的下降,失速开始发生,并在接下来的数个旋转周期内完全进入失速状态,失速团的大小和位置都具有明显的不确定性。在整个失速的发展过程当中,一些小的失速团会逐渐融合。当压气机完全进入失速状态以后,叶片通道中的失速扰动信号以压气机转速的47%左右沿着周向方向旋转。（4）对传统的非线性谐波平衡法进行了一定的发展,结合前人提出的出口容积控制模型建立了一种用于预测压气机喘振的数值模拟方法,在自主开发的数值模拟软件SPARC中对压气机在喘振工况下的内部流动特征进行全三维数值模拟研究,获得了压气机在喘振工况下数十个旋转周期上的内部流动状态。结果表明,当喘振发生时,气流在压气机内部产生了大范围的周期性往复震荡,完成一个喘振周期至少需要经历11个旋转周期以上,当系统体积和平均工作流量发生改变时,压气机喘振频率一般处于14.32-26.04Hz之间。最后,通过对比亥姆霍兹共振频率理论计算结果与采用数值模拟方法计算得到的压气机喘振频率可以发现,采用数值模拟计算得到的压气机在不同系统体积条件下的喘振频率与采用亥姆霍兹共振频率计算得到的理论结果处于同一量级,且变化趋势基本相同,但两者之间存在着较为显着的差异。
董烁[7]（2020）在《两级轴流压气机气动性能及其扩稳技术研究》文中进行了进一步梳理轴流压气机作为流动系统中大流量工况下的增压部件,被广泛应用于工业领域中,其安全稳定运行关系着整个流动系统的性能表现,故小流量工况下的防喘和扩稳技术研究一直是行业关注的热点。本文采用实验测试和数值模拟方法,对某两级工业轴流压气机进行气动性能和扩稳研究,可以细致了解该压气机匹配性能及环形机匣处理技术的有效性,具体研究内容和成果如下:1.采用数值模拟方法,分别建立压气机的单通道和四通道模型,对比实验测试性能验证数值模拟结果可靠,同时发现四通道模型结果可有效捕捉周向非均匀现象,有助于研究流道内部流动参数变化特征。2.采用非定常四通道模型,观察到小流量工况下流动参数在叶顶间隙附近的变化特征,并解释了压气机失速的成因,验证了动叶叶顶吸力面的流动分离为该压气机失速的主要原因。3.分别采用实验测试和数值模拟方法,研究了不同转速下动静叶匹配特性,找到该压气机最佳匹配角度结构为SR＿65＿65结构,并解释了级间匹配的气动性能规律。4.针对某级间匹配结构,设计了不同周向槽机匣处理模型,其中全覆盖式模型的扩稳效果及性能提升最明显,能够提升13.5%工作裕度、20.2%的静压升和2.9%的效率。进一步通过分析流场流动参数,解释了周向槽机匣处理结构的扩稳机理。本文的研究有助于理解多级轴流压气机内部流动结构,为多级高性能压气机气动设计提供依据。
石凯凯[8]（2019）在《跨声速轴流压气机自循环机匣处理的数值研究》文中提出随着航空工业的快速发展,燃气轮机的制造与设计水平已经成为了一个国家工业水平、军事实力、以及综合国力的重要体现之一。其中压气机作为燃气轮机中的重要部件,对燃气轮机的总体性能起着关键的作用。对于压气机来说,提高其失速裕度一直是燃气轮机设计中的重要内容。相较于传统的端壁处理技术,自循环机匣处理具有提升压气机失速裕度的同时不降低压气机效率的优势。本文研究以跨声速压气机Stage37为研究对象,首先利用数值模拟手段探究了 Stage 37的不同工况下的流动规律和引发失速的关键因素,在此基础上探究了离散式自循环机匣处理的作用机理以及不同的喷气位置对压气机性能的影响。接着本文针对不同形式的全周式自循环机匣处理对压气机叶尖区域流动的影响开展了一系列的研究工作,设计出了具有良好扩稳能力的全周式自循环机匣处理,为全周自循环机匣处理的研究工作提供了借鉴。研究表明在设计转速下,离散式自循环机匣处理能够有效抑制动叶叶尖处泄漏涡的破碎程度,消除叶尖区的低相对总压气体的范围,推迟压气机失速的发生。对不同的喷气位置研究发现,喷气位置在动叶上游处的机匣处理扩稳效果最好,喷气位置在动叶前缘附近处的机匣处理对泄漏涡破碎的抑制作用最强。在设计转速下,对全周式自循环机匣处理研究发现,喷气轴向速度与喷气量是影响叶尖区域流动的两个关键因素,通过在全周式内部安装翼型挡板,能够有效消除气流的周向速度,提高喷气的轴向速度,进而扩大叶尖区的通流面积,提高压气机的失速裕度。
张永杰[9]（2019）在《叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究》文中研究表明旋转不稳定性现象是压气机内部流动不稳定现象之一,探讨叶顶泄漏流的控制对旋转不稳定性的影响,对于进一步了解旋转不稳定性的物理机理以及提高压气机稳定性具有重要意义。本文以一台单级低速轴流压气机为研究对象,研究基于叶顶喷气的主动控制与圆弧斜缝处理机匣的被动控制对压气机旋转不稳定性的影响。通过实验与数值模拟的方法进行研究,结合脉动压力测试、频谱分析、模态分解等技术手段,分析两种控制对压气机旋转不稳定性的频率特性以及周向模态特性的影响,同时分析采用两种控制手段对压气机叶顶非定常流场的变化,从而进一步探讨两种手段对旋转不稳定性影响的流动机制。具体而言,本文的研究工作主要为以下几点:（1）改造单级低速轴流压气机试验台,设计两种机匣,圆弧斜缝处理机匣以及带叶顶喷气的处理机匣,实验与数值结果发现,两种控制策略能够有效拓宽压气机的稳定工作范围。（2）对圆弧斜缝处理机匣被动控制手段进行实验,通过壁面脉动压力信号通过频谱、周向模态分解与互相关分析,发现采用该被动控制能够抑制压气机旋转不稳定现性现象。（3）对叶顶喷气主动控制手段进行实验研究,选取两种喷气流量,同样对叶顶动态压力信号,通过频谱、周向模态分解与互相关分析,对比分析发现该喷气量采用该主动控制对压气机旋转不稳定性影响有限。（4）基于数值模拟针对某一特定工况,对带圆弧斜缝处理机匣的压气机转子进行全通道的非定常数值模拟研究,发现圆弧斜缝影响了转子叶顶流动,改变了叶顶泄漏涡发展轨迹,推迟了泄漏涡的起始点;同时圆弧斜缝改善了流道内的通流状况,通过形成的回流抽吸低速流体,减少低能流体在流道中的堵塞。（5）基于数值模拟针对某一特定工况,采用两种不同轴向喷气角对压气机转子进行全通道的非定常数值模拟研究,发现一定喷气速度能够明显改变转子顶部流场非定常流动。且在采用轴向喷气角为0°的喷气方式时,叶顶通流能力改善更明显;轴向喷气推动了泄漏流轴向移动,避免泄漏流周向发展时跨越相邻叶片;同时轴向喷气能够更有效改善叶片80%叶高以上的负载,降低叶顶的总压损失。
杨国伟[10]（2018）在《自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究》文中指出压气机失稳机理分析与稳定性控制是伴随着航空发动机发展的重要课题。本文以跨音转子Rotor35为研究对象,用三维数值模拟方法研究了该转子在不同工况下的流场特征,进而对压气机的失稳机制进行了总结分析。随后,对新型叶顶引气自循环机匣的扩稳能力与机理进行分析。最后,在转子叶顶加装具有不同布局形式的自循环处理机匣,探索最佳的机匣布局形式,并对自循环机匣的扩稳机制和造成不同布局形式下自循环机匣扩稳能力差异的原因进行进一步研究。首先,建立三通道计算模型,对原型机的流场特征与失稳机制进行分析。随着转子节流程度加深,叶顶流场的恶化趋势最为严重,转子失稳起始于叶顶区域。在转子流量减小的过程中,泄漏涡起始位置前移,激波逐渐脱体,使得泄漏涡逐渐丧失抵抗激波强逆压梯度的波面法向速度,进而在波后发生破碎。波涡干涉诱导出的低能流在通道进口压力面侧积聚,阻碍来流进入流道,压气机最终发生阻塞型失稳。低能团在叶顶的发展是非定常的,其发展过程会对压力面侧的叶片载荷产生周期性作用,使得相邻通道的泄漏量周期性发展,并进一步导致相邻通道波涡干涉所诱导出的低能团也呈现出与前一通道相似的发展规律。依次类推,构成了泄漏涡与低能团非定常发展的周向传播规律。然后,建立叶顶引气的自循环机匣模型,用占主流0.36%的引气量实现了3.33%的流量裕度提升,且基本不影响总压比和效率在近失稳工况前的特性分布,峰值效率仅降低了0.23%。自循环机匣激励叶顶流场的过程中,一方面会周期性降低叶片的进气攻角;另一方面可以直接激励泄漏流与波后低能团,将泄漏流和低能区向通道下游推进。这两种扩稳机制中,第二种起到了主导作用,并且激励波后低能团的扩稳效果要优于激励波前泄漏涡。自循环机匣在激励通道上游泄漏涡与低能团的同时,会增大吸力面尾缘分离程度,但整体上对叶顶流场仍然起到了改善作用,延缓了失稳发生。自循环机匣可以提高转子的承载能力,提高转子可承受的时均扩压因子,但当节流程度进一步加深,喷气对叶顶流场的周期性改善无法维持叶顶的通流能力时,与原型机的流场特征相似,转子再次发生阻塞型失稳。最后,建立具有不同引气形式的自循环机匣模型。无周向偏置,但轴向引气位置不同的三种自循环机匣,扩稳能力的差异由射流动量的大小决定。将叶顶正向偏置与两种栅后无偏置机匣布局形式进行对比,可以发现,桥路与流场耦合的非定常过程可以显着影响自循环机匣的扩稳能力。喷气量在时间和空间上集中于通道进口近压力面侧,可以获得更大的扩稳量。
二、小波方法分析小流量喷气影响两级低速轴流压气机失速特性的动态效果研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、小波方法分析小流量喷气影响两级低速轴流压气机失速特性的动态效果研究（论文提纲范文）
（1）变转速下轴流压气机耦合型机匣处理的扩稳机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景及意义 |
| 1.2 轴流压气机失速机理研究 |
| 1.3 机匣处理的研究进展 |
| 1.3.1 缝式机匣处理 |
| 1.3.2 槽式机匣处理 |
| 1.3.3 叶顶喷气 |
| 1.3.4 自循环机匣处理 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 2 数值计算方法与验证 |
| 2.1 流动控制方程 |
| 2.2 模型选择 |
| 2.3 边界条件与收敛准则 |
| 2.4 Rotor37 模型验证 |
| 2.5 本章总结 |
| 3 带背腔的缝式机匣处理和叶顶喷气的机理研究 |
| 3.1 带背腔的缝式机匣处理机理研究 |
| 3.1.1 计算模型及数值计算方法 |
| 3.1.2 结果分析 |
| 3.2 叶顶喷气的机理研究 |
| 3.2.1 计算模型及数值计算方法 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.3 本章总结 |
| 4 耦合型机匣处理的设计及扩稳机理研究 |
| 4.1 计算模型及数值计算方法 |
| 4.2 耦合型机匣处理的参数化研究 |
| 4.3 耦合型机匣处理的结果分析 |
| 4.3.1 总性能分析 |
| 4.3.2 设计点性能分析 |
| 4.3.3 扩稳机理分析 |
| 4.4 本章总结 |
| 5 耦合型机匣处理的非定常机理研究 |
| 5.1 计算模型及数值计算方法 |
| 5.2 耦合型机匣处理的总性能分析 |
| 5.3 耦合型机匣处理不同转速下的性能分析 |
| 5.3.1 100%转速 |
| 5.3.2 80%转速 |
| 5.3.3 60%转速 |
| 5.4 本章总结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 低反力度压气机的研究进展 |
| 1.2.1 设计原理及方法 |
| 1.2.2 内部流动机理 |
| 1.3 压气机泄漏流动的研究进展 |
| 1.3.1 叶顶间隙尺寸对总体性能的影响 |
| 1.3.2 泄漏流动机理研究 |
| 1.3.3 泄漏流对压气机非定常特征的影响 |
| 1.4 三维叶片技术的研究进展 |
| 1.5 周向槽机匣处理的研究进展 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 数值方法及研究对象介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值方法介绍 |
| 2.2.1 数值模拟软件 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 网格划分 |
| 2.2.5 边界条件 |
| 2.2.6 计算收敛准则 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 网格无关性验证 |
| 2.3.2 湍流模型的验证 |
| 2.4 低反力度跨声速转子流场分析 |
| 2.4.1 主要几何及气动参数 |
| 2.4.2 性能及气动参数分布 |
| 2.4.3 三维流场分析 |
| 2.4.4 低反力度跨声速转子典型流动特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 间隙流动对低反力度跨声速转子性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究方案设计 |
| 3.3 间隙尺寸对总体性能影响 |
| 3.4 间隙尺寸对叶尖区域时均流场的影响 |
| 3.4.1 设计工况流场分析 |
| 3.4.2 近失速工况流场分析 |
| 3.5 间隙尺寸对叶尖流场非定常性的影响 |
| 3.5.1 叶尖区域非定常流动特性及其起源位置 |
| 3.5.2 非定常现象的产生机制 |
| 3.6 间隙尺寸对失速机制的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 弯叶片对低反力度转子间隙流动的控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究方案设计 |
| 4.3 周向弯曲对低反力度压气机气动性能的影响 |
| 4.3.1 总体性能参数 |
| 4.3.2 弯角变化的影响研究 |
| 4.3.3 弯高变化的影响研究 |
| 4.4 弦法向弯曲对低反力度压气机气动性能的影响 |
| 4.4.1 总体性能参数 |
| 4.4.2 弯角变化的影响研究 |
| 4.4.3 弯高变化的影响研究 |
| 4.5 弯曲叶片的作用机理与应用策略 |
| 4.5.1 弯曲叶片的作用机理 |
| 4.5.2 周向弯曲与弦法向弯曲的特点 |
| 4.5.3 低反力度压气机环境下弯曲叶片的应用策略 |
| 4.6 弯曲叶片降低间隙尺寸敏感性的研究 |
| 4.6.1 总体性能参数 |
| 4.6.2 叶尖泄漏流动结构分析 |
| 4.6.3 叶尖泄漏流量分析 |
| 4.6.4 叶尖轴向动量分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 周向槽对低反力度转子间隙流动的控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究对象与数值方法 |
| 5.2.1 研究对象 |
| 5.2.2 数值方法 |
| 5.2.3 周向槽网格划分 |
| 5.3 周向单槽几何参数的影响研究 |
| 5.3.1 研究方案设计 |
| 5.3.2 轴向位置的影响研究 |
| 5.3.3 槽深的影响研究 |
| 5.4 周向多槽对低反力度转子的影响研究 |
| 5.4.1 研究方案设计 |
| 5.4.2 特性线和径向参数分布 |
| 5.4.3 周向槽对泄漏涡的影响 |
| 5.4.4 周向槽的扩稳机制 |
| 5.5 周向多槽降低间隙尺寸敏感性的研究 |
| 5.5.1 总体性能参数 |
| 5.5.2 叶尖泄漏流动结构分析 |
| 5.5.3 叶尖泄漏流量分析 |
| 5.5.4 叶尖轴向动量分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 压气机内部流动失稳机理研究 |
| 1.2.1 压气机失速先兆研究 |
| 1.2.2 压气机失速与叶顶泄漏流的关系 |
| 1.3 缝式处理机匣的研究进展 |
| 1.3.1 机匣处理技术的产生 |
| 1.3.2 缝式处理机匣扩稳机理探索 |
| 1.4 压气机内部流动损失的研究 |
| 1.4.1 压气机流动损失研究进展 |
| 1.4.2 当地熵损失分析方法研究 |
| 1.5 本文预研究的科学问题 |
| 1.6 本文的研究目的和内容 |
| 第2章 数值计算软硬件平台 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值仿真软件 |
| 2.2.1 Numeca/Autogrid5 网格划分软件 |
| 2.2.2 ANSYS CFX求解软件 |
| 2.3 分布式并行硬件平台 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 转子叶顶间隙对压气机失稳机理的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象及计算方法 |
| 3.2.1 研究对象 |
| 3.2.2 计算模型 |
| 3.2.3 压气机失速模拟方法 |
| 3.2.4 边界条件及初始条件 |
| 3.3 失速类型判断方法 |
| 3.4 斜流压气机失稳机理分析 |
| 3.4.1 虚拟监测点布置方案 |
| 3.4.2 零间隙数值结果与分析 |
| 3.4.3 设计间隙数值结果与分析 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 IET-LAC失稳机理分析 |
| 3.5.1 零间隙数值结果与分析 |
| 3.5.2 大间隙数值结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 轴向缝处理机匣设计及其扩稳机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 DOE设计轴向缝 |
| 4.2.1 DOE方法简介 |
| 4.2.2 半圆形轴向缝的参数化 |
| 4.2.3 自动化平台搭建 |
| 4.3 计算方法 |
| 4.3.1 研究对象与计算域 |
| 4.3.2 湍流模型与网格无关性验证 |
| 4.3.3 边界条件和收敛判断 |
| 4.3.4 数值验证 |
| 4.4 轴向缝几何参数对斜流压气机性能影响规律 |
| 4.4.1 DOE方案 |
| 4.4.2 主效应影响分析 |
| 4.4.3 基于叶顶轴向动量分析的处理机匣扩稳能力预测 |
| 4.5 处理机匣扩稳机理及叶顶流场作用机理 |
| 4.5.1 间隙对压气机特性的影响 |
| 4.5.2 间隙对扩稳机理的影响 |
| 4.5.3 缝与叶顶流动的作用机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 轴向缝处理机匣条件下压气机动态失稳特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方法介绍 |
| 5.2.1 试验台介绍 |
| 5.2.2 传感器布置方案 |
| 5.2.3 误差分析方法 |
| 5.3 压气机失速类型试验研究 |
| 5.3.1 稳态测量压气机特性 |
| 5.3.2 动态测量结果 |
| 5.3.3 失速扰动机理分析 |
| 5.4 压气机失速机理数值研究 |
| 5.4.1 数值失速特征 |
| 5.4.2 失速机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 轴向缝处理机匣对压气机内部流动损失的影响研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究方法介绍 |
| 6.3 损失分布分析 |
| 6.3.1 效率与熵产的关系 |
| 6.3.2 压气机内部损失分布 |
| 6.4 转子顶部损失变化及损失机制研究 |
| 6.4.1 转子域损失变化分析 |
| 6.4.2 损失机理分析 |
| 6.5 损失量化 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新之处 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 通风机的旋转失速 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文研究的技术路线 |
| 2 对旋风机内部复杂流动的数值模拟方法 |
| 2.1 对旋风机 |
| 2.2 对旋风机内部流场的数值模拟方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 稳定工况下的风机内部流动特征 |
| 3.1 对旋风机全流道几何模型与网格划分 |
| 3.2 边界条件 |
| 3.3 稳定工况的数值模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 无畸变进气条件下的对旋风机失速起始特性分析 |
| 4.1 无畸变进气条件下的对旋风机全流道几何模型 |
| 4.2 边界条件 |
| 4.3 无畸变进气条件下的对旋风机内部流动特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 复杂畸变进气条件下的对旋风机失速起始特性分析 |
| 5.1 复杂畸变进气条件下的对旋风机全流道几何模型 |
| 5.2 复杂畸变进气条件下的对旋风机内部流动特征 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 学位论文数据采集 |
（5）基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 离心压气机非定常流场特征 |
| 1.2.1 动静干涉 |
| 1.2.2 间隙效应 |
| 1.2.3 激波作用 |
| 1.3 离心压气机非定常流场模态分解方法 |
| 1.3.1 压气机流场非定常分析方法 |
| 1.3.2 模态分解方法发展现状 |
| 1.3.3 模态分解方法在压气机流场中的应用 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 离心压气机内部流动的数值模拟 |
| 2.1 离心压气机模型 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 时空离散方法 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 边界条件 |
| 2.3.2 网格独立性验证 |
| 2.3.3 实验验证 |
| 2.3.4 非定常周期性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 模态分解方法及其改进 |
| 3.1 模态分解方法的数学基础 |
| 3.1.1 本征正交分解方法 |
| 3.1.2 动力模态分解方法 |
| 3.1.3 模态分解方法的数学函数解析 |
| 3.2 模态分解方法的改进 |
| 3.2.1 初步改进—单频模态分解方法 |
| 3.2.2 进一步改进—F-POD方法 |
| 3.2.3 F-POD方法的初步验证 |
| 3.3 F-POD方法验证及对比 |
| 3.3.1 不同增长率解析函数验证 |
| 3.3.2 多频率解析函数验证 |
| 3.3.3 典型圆柱绕流算例验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离心压气机最高效率工况流场动力学模态分析 |
| 4.1 闭式亚声速离心压气机流场动力学模态特征 |
| 4.1.1 流场基本特征 |
| 4.1.2 三维流场模态分解 |
| 4.1.3 动静干涉模态 |
| 4.1.4 吸力面边界层模态 |
| 4.2 间隙效应下流场动力学模态特征 |
| 4.2.1 间隙泄漏涡模态 |
| 4.2.2 间隙对气动性能和流场结构的影响 |
| 4.2.3 间隙对流场模态特征的影响 |
| 4.3 激波影响下的流场动力学模态特征 |
| 4.3.1 激波识别 |
| 4.3.2 激波损失 |
| 4.3.3 激波效应下的模态分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离心压气机变工况流场模态演化分析 |
| 5.1 闭式亚声速离心压气机流场的模态演化 |
| 5.1.1 主要模态的能量转移 |
| 5.1.2 模态结构演化规律 |
| 5.1.3 “不稳定”模态发展机理 |
| 5.2 间隙效应流场模态演化 |
| 5.2.1 泄漏涡破碎的模态表征 |
| 5.2.2 间隙效应对“不稳定”模态的影响 |
| 5.2.3 间隙效应对流场模态演化的影响 |
| 5.3 激波影响下的流场模态演化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 压气机失速及喘振产生机理研究现状 |
| 1.3 压气机失速及喘振数值模拟研究现状 |
| 1.4 谐波平衡法研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 压气机非定常数值模拟方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 谐波平衡法基本原理 |
| 2.4 控制方程的离散与求解 |
| 2.5 多重网格法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 稳定工况下的数值模拟方法验证 |
| 3.1 研究对象介绍 |
| 3.2 网格划分及无关性验证 |
| 3.3 数值模拟结果的实验验证 |
| 3.3.1 压气机工作特性的实验验证 |
| 3.3.2 压气机出口处流动参数分布对比 |
| 3.3.3 设计点上压气机内部流场分析 |
| 3.4 不同方法非定常数值模拟结果及计算效率对比与分析 |
| 3.4.1 非定常数值模拟条件介绍 |
| 3.4.2 不同数值模拟方法计算结果对比 |
| 3.4.3 不同数值模拟方法的计算效率对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于谐波平衡法的级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.1 压气机工作特性的非定常数值模拟研究 |
| 4.2 级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.3 多级轴流压气机级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.3.1 模型介绍 |
| 4.3.2 网格划分及边界条件介绍 |
| 4.3.3 数值模拟结果讨论与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 压气机失速特性的数值模拟研究 |
| 5.1 模型介绍 |
| 5.1.1 几何模型 |
| 5.1.2 网格划分 |
| 5.2 数值模拟方法 |
| 5.2.1 非定常求解参数设置 |
| 5.2.2 边界条件 |
| 5.3 数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 压气机转子的失速特性分析 |
| 5.3.2 失速过程中压气机内部流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 压气机喘振特性的数值模拟研究 |
| 6.1 数值模拟方法 |
| 6.2 出口边界条件 |
| 6.3 典型喘振过程数值模拟研究 |
| 6.4 系统体积对压气机喘振特性的影响 |
| 6.5 平均质量流量对压气机喘振特性的影响 |
| 6.6 压气机喘振特性与亥姆霍兹共振频率之间的关系 |
| 6.6.1 亥姆霍兹共振频率 |
| 6.6.2 压气机喘振频率与亥姆霍兹共振频率对比分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）两级轴流压气机气动性能及其扩稳技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 轴流压气机性能特点 |
| 1.3 不稳定流动现象 |
| 1.3.1 旋转失速和喘振 |
| 1.3.2 失速先兆 |
| 1.4 压气机失稳控制技术 |
| 1.4.1 主动控制 |
| 1.4.2 被动控制 |
| 1.5 机匣处理扩稳技术的发展和现状 |
| 1.5.1 轴流压气机机匣处理技术的发展 |
| 1.5.2 周向槽结构的扩稳机理探究 |
| 1.6 当前研究情况总结 |
| 1.6.1 课题组对压气机扩稳技术研究现状 |
| 1.6.2 本文研究内容 |
| 第二章 数值模拟及实验理论基础 |
| 2.1 数值模拟方法介绍 |
| 2.1.1 数值模拟方法选取 |
| 2.1.2 数值计算的湍流模型 |
| 2.1.3 离散格式 |
| 2.1.4 交界面的处理 |
| 2.1.5 收敛残差分析 |
| 2.2 叶轮通道数值模型建立 |
| 2.2.1 本文研究对象 |
| 2.2.2 定常计算的边界条件设置 |
| 2.2.3 网格划分及无关性检验 |
| 2.2.4 收敛判断准则 |
| 2.2.5 定常计算的空间离散格式的选择 |
| 2.2.6 多通道与单通道模型对比 |
| 2.3 实验探究方法介绍 |
| 2.3.1 两级轴流压气机实验台简介 |
| 2.3.2 实验测量方法 |
| 2.3.3 实验测量初步结果 |
| 2.4 实验与计算性能结果对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 两级轴流压气机流动特性分析 |
| 3.1 整体气动性能表现 |
| 3.2 定常计算结果分析 |
| 3.2.1 轴流压气机两级不同叶高处流场表现 |
| 3.2.2 轴流压气机两级动叶二次流情况 |
| 3.2.3 轴流压气机第一级动叶流场细节 |
| 3.3 非定常计算结果分析 |
| 3.3.1 计算模型建立 |
| 3.3.2 收敛判断方法 |
| 3.3.3 流体内部流场表现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 两级轴流压气机动静叶匹配特性研究 |
| 4.1 级间匹配角度实验探究 |
| 4.1.1 不同级间匹配角度的实验模型 |
| 4.1.2 不同级间匹配角度的实验结果 |
| 4.2 级间匹配角度数值模拟 |
| 4.2.1 不同级间匹配角度的计算模型 |
| 4.2.2 不同级间匹配角度的计算结果 |
| 4.3 实验结果与计算结果对比 |
| 4.4 不同级间匹配角度内部流动分析 |
| 4.4.1 主流通道速度矢量分析 |
| 4.4.2 冲角&落后角在不同级间匹配角度模型上的差异 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 两级轴流压气机扩稳研究 |
| 5.1 不同周向槽结构模型 |
| 5.2 计算模型设置 |
| 5.3 整机性能分析 |
| 5.3.1 低转速下性能表现 |
| 5.3.2 高转速下性能表现 |
| 5.3.3 高低转速结果对比 |
| 5.4 内部流动情况分析 |
| 5.5 全覆盖式周向槽内部流场特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 6.1 本文工作与结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（8）跨声速轴流压气机自循环机匣处理的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 轴流压气机内部失稳研究 |
| 1.2.1 失稳现象 |
| 1.2.2 失速先兆的种类和基本特征 |
| 1.2.3 轴流压气机失速机理的研究历程 |
| 1.3 轴流压气机扩稳措施研究 |
| 1.3.1 主动控制扩稳研究 |
| 1.3.2 槽和缝类机匣处理被动扩稳研究 |
| 1.4 自循环机匣处理研究现状 |
| 1.5 论文的研究内容及目的 |
| 2 数值方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 商业CFD软件—ANSYS CFX |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 计算模型 |
| 2.2.5 边界条件 |
| 2.2.6 网格无关性验证 |
| 2.2.7 数值校核 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 原型压气机流场分析及离散式自循环机匣处理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原型压气机流场分析 |
| 3.2.1 原型压气机设计工况点流场分析 |
| 3.2.2 原型压气机不同工况流场对比分析 |
| 3.3 离散式自循环机匣处理研究 |
| 3.3.1 离散式自循环机匣处理计算模型 |
| 3.3.2 总压比以及等熵效率特性曲线 |
| 3.3.3 离散式自循环机匣处理作用机理 |
| 3.3.4 不同喷气位置的离散式自循环机匣处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 全周式自循环机匣处理作用效果研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同宽度全周式自循环机匣处理作用效果研究 |
| 4.2.1 计算对象 |
| 4.2.2 特性曲线 |
| 4.2.3 S1流面相对马赫数云图分析 |
| 4.2.4 壁面极限流线分析 |
| 4.2.5 熵值云图分析 |
| 4.2.6 叶尖流线分析 |
| 4.2.7 动叶气流进气角沿叶高分布曲线 |
| 4.2.8 机匣处理提前引发失速的原因分析 |
| 4.2.9 不同宽度的全周式自循环机匣处理数值模拟 |
| 4.3 不同收缩比流道的全周式自循环机匣处理研究 |
| 4.3.1 计算对象 |
| 4.3.2 等熵效率、总压比特性曲线分析 |
| 4.3.3 动叶壁面极限流线分析 |
| 4.3.4 静叶壁面极限流线分析 |
| 4.3.5 叶尖区流线分析 |
| 4.3.6 不同收缩比机匣处理对失速裕度的作用分析 |
| 4.4 顺气流喷气全周式自循环机匣处理研究 |
| 4.4.1 计算模型 |
| 4.4.2 特性曲线分析 |
| 4.4.3 99%叶高S1流面相对马赫数云图 |
| 4.4.4 叶尖区流线分析 |
| 4.4.5 总压损失系数云图分析 |
| 4.4.6 动叶进口气流进气角以及轴向速度分析 |
| 4.5 整流式全周自循环机匣处理研究 |
| 4.5.1 喷嘴出口宽度1mm整流式全周自循环机匣处理研究 |
| 4.5.2 喷嘴出口宽度0.3mm整流式全周自循环机匣处理研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（9）叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 叶顶泄漏流非定常流动研究现状 |
| 1.3 旋转不稳定性研究现状 |
| 1.4 压气机叶顶泄漏流控制技术 |
| 1.4.1 叶顶喷气主动控制研究现状 |
| 1.4.2 处理机匣被动控制研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 实验与数值研究方法 |
| 2.1 实验研究方法 |
| 2.1.1 研究对象 |
| 2.1.2 稳态与动态参数的测量与采集 |
| 2.1.3 叶顶喷气系统 |
| 2.1.4 圆弧斜缝处理机匣实验件 |
| 2.2 数值研究方法 |
| 2.2.1 基本流动方程与湍流模型 |
| 2.2.2 数值模型及网格 |
| 2.2.3 边界条件与脉动压力采集 |
| 2.2.4 数值计算验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于圆弧斜缝处理机匣的压气机叶顶泄漏流被动控制研究 |
| 3.1 圆弧斜缝处理机匣对压气机性能影响 |
| 3.2 圆弧斜缝处理机匣对压气机叶顶区域非定常性影响 |
| 3.3 圆弧斜缝处理机匣对压气机旋转不稳定性影响 |
| 3.3.1 周向模态分解方法 |
| 3.3.2 基于实验的频谱与周向模态结果分析 |
| 3.3.3 基于数值模拟的频谱与周向模态结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于叶顶喷气的压气机叶顶泄漏流主动控制研究 |
| 4.1 叶顶喷气对压气机性能影响 |
| 4.2 叶顶喷气对压气机叶顶区域非定常性的影响 |
| 4.3 叶顶喷气对压气机旋转不稳定性影响 |
| 4.3.1 基于实验的频谱与周向模态结果分析 |
| 4.3.2 基于数值模拟的频谱与周向模态结果分析 |
| 4.3.3 实验喷嘴出口速度验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（10）自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 轴流压气机失稳机制研究进展 |
| 1.3 自循环机匣的研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 数值算法 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 转捩模型 |
| 第三章 跨音转子失稳机制探讨 |
| 3.1 研究对象 |
| 3.2 数值模型的建立与参数配置 |
| 3.2.1 数值计算模型 |
| 3.2.2 模拟参数设置 |
| 3.2.3 湍流模型校验 |
| 3.2.4 网格无关性校验 |
| 3.3 流场分析 |
| 3.3.1 失稳位置确定 |
| 3.3.2 激波、泄漏涡、吸力面分离对流场的影响 |
| 3.3.3 失稳边界上流场的非定常特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 叶顶引气自循环机匣对跨音转子流动性能的影响 |
| 4.1 研究对象与数值方法 |
| 4.1.1 研究对象 |
| 4.1.2 抽吸口位置的优化 |
| 4.1.3 网格配置与数值方法 |
| 4.2 总性能分析 |
| 4.3 流场分析 |
| 4.3.1 自循环机匣对叶顶流场宏观非定常特征的影响 |
| 4.3.2 自循环机匣对叶顶流场非定常发展过程的影响 |
| 4.3.3 扩稳机理总结分析 |
| 4.3.4 叶顶流场对自循环喷气的响应特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 相对引气位置对自循环机匣扩稳能力的影响 |
| 5.1 研究对象 |
| 5.2 总性能分析 |
| 5.3 流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的荣誉成果 |
四、小波方法分析小流量喷气影响两级低速轴流压气机失速特性的动态效果研究（论文参考文献）
- [1]变转速下轴流压气机耦合型机匣处理的扩稳机理研究[D]. 赵乐. 西安理工大学, 2021
- [2]低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究[D]. 朱伟. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [3]高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究[D]. 张千丰. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(01)
- [4]进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究[D]. 邹璐瑶. 山东科技大学, 2020(06)
- [5]基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究[D]. 赵祎佳. 天津大学, 2020(01)
- [6]基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究[D]. 王萌. 哈尔滨工程大学, 2020
- [7]两级轴流压气机气动性能及其扩稳技术研究[D]. 董烁. 上海交通大学, 2020(01)
- [8]跨声速轴流压气机自循环机匣处理的数值研究[D]. 石凯凯. 大连海事大学, 2019(06)
- [9]叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究[D]. 张永杰. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究[D]. 杨国伟. 西北工业大学, 2018(06)