自诱导尾缘喷气空心转子叶片的性能分析与优化设计

发布时间：2017-04-12 13:01

  本文关键词：自诱导尾缘喷气空心转子叶片的性能分析与优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叶轮机械边界层的分离是引起损失的一个重要方面，有必要对其进行控制。通过尾缘喷气的方式可以控制边界层的分离，从而提高机械效率、降低噪声。本文设计了一种可进行自诱导尾缘喷气的空心转子，并采用数值计算方法研究了其性能。本文研究从以下几方面进行： 首先，设计出了空心转子风扇，采用数值模拟方法研究了其流动性能和气动噪声。研究发现，设计出的空心转子风扇和原型风扇的性能均能满足要求，空心转子风扇的流动性能比原型风扇的略差，但其降噪性能优于原型风扇的降噪性能。 其次，，系统研究了影响空心转子性能的各参数，对多种方案进行了对比。总体来说，各空心转子风扇的流动性能基本接近，降噪特性有所不同，所有风扇的噪声均主要分布在低中频范围内。 再次，对空心转子风扇的流动和结构进行了单向耦合计算，对其强度进行了校核。计算结果表明，空心转子风扇的强度较原型风扇的弱，但各空心转子风扇均能满足强度要求，计算还发现空心转子风扇所承受的应力中起主要作用的是离心力。 最后，提出了空心转子风扇的优化目标和优化方案，并对优化方案性能进行了验证，结果表明优化方案的性能优于原型风扇和优化前空心转子风扇的性能，但其并非为最优方案。此后，又对优化方案进行了修正，得到了降噪特性最优的方案，该方案空心转子风扇的声压级在各转速下均是最低的。 本文的研究成果能够为降低其它叶轮机械的气动噪声提供一种新的思路，为设计自诱导尾缘喷气的叶片提供重要的理论依据。
【关键词】：空心叶片 尾缘喷气 流动性能 气动噪声 优化设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 尾缘喷气的研究现状10-12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 2 自诱导尾缘喷气空心转子叶片的设计14-25
• 2.1 原型风扇叶片的设计14-15
• 2.2 空心转子叶片的设计15-18
• 2.3 数值计算18-23
• 2.4 本章小结23-25
• 3 自诱导尾缘喷气空心转子叶片的流动及噪声分析25-45
• 3.1 基本理论25-29
• 3.2 叶片内部流道进口对风扇性能的影响29-32
• 3.3 叶片内部流道出口对风扇性能的影响32-40
• 3.4 叶片内部流道形状对风扇性能的影响40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 自诱导尾缘喷气空心转子叶片的强度分析45-62
• 4.1 强度计算基本理论45-47
• 4.2 原型风扇的强度计算47-48
• 4.3 叶片内部流道进口对风扇强度的影响48-51
• 4.4 叶片内部流道出口对风扇强度的影响51-57
• 4.5 叶片内部流道形状对风扇强度的影响57-60
• 4.6 本章小结60-62
• 5 自诱导尾缘喷气空心转子叶片的优化设计62-67
• 5.1 优化目标与优化方案的提出62
• 5.2 优化方案的性能验证62-65
• 5.3 优化方案的修正65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴亚东;竺晓程;杜朝辉;;静子尾缘喷气后尾迹与动叶干涉噪声研究[J];工程热物理学报;2009年09期

2 方开翔;李豪杰;高慧;;基于Fluent6.0的风机流场模拟与噪声预估[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2008年04期

3 王掩刚;刘波;姜健;陈云永;;涡轮叶片尾缘开缝喷气的数值模拟和试验研究[J];航空动力学报;2006年03期

4 曹朝辉;王如根;周敏;王庆伟;;从压力面到吸力面开槽后叶栅特性的数值分析[J];航空动力学报;2007年05期

5 周敏;王如根;曹朝辉;张相毅;;开槽处理技术对叶片尾缘气流流动特性的影响[J];航空动力学报;2007年07期

6 周敏;王如根;曹朝辉;张相毅;;槽道进气角和转折角对叶栅流场特性影响的研究[J];航空动力学报;2008年01期

7 吴亚东;田杰;竺晓程;杜朝辉;;带尾缘吹气的动静干涉流动的实验[J];航空动力学报;2011年01期

8 王益有;吴敏;刘敦绿;;基于CFD的发动机冷却风扇噪声计算[J];机械工程师;2009年11期

9 张相毅;周敏;王如根;徐学邈;;叶片压力面到吸力面射流对其气动特性的影响[J];空气动力学学报;2006年02期

10 周敏;王如根;曹朝辉;张相毅;;开槽位置和槽道结构对叶栅性能的影响[J];空气动力学学报;2008年03期

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1 吴亚东;带尾缘吹气的叶轮机械内部流动和气动噪声问题的研究[D];上海交通大学;2009年

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本文编号：301296