| 【中文题名】 | 基于VGJs技术的涡轮流动分离主动控制研究 |
| 【英文题名】 | Numerical Investigation of Low-Pressure Turbine Blade Separation Control Using VGJs |
| 【学科专业】 | 航空宇航推进理论与工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 低雷诺数,VGJs分离控制,数值模拟,组合排列射流结构,逆主流射流, |
| 【英关键词】 | Low Reynolds number,VGJs,Numerical simulations,Combination of VGJs,Reversed VGJs, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>航空发动机(推进系统)>发动机附件系统>自动控制系统> |
| 【论文摘要】 | 低雷诺数条件下涡轮性能降低的主要原因在于涡轮叶片表面发生的边界层流动分离。本文采用数值求解三维粘性N-S方程的方法，系统研究了小孔稳态射流式旋涡发生器(Vortex Genetor Jets，VGJs)对低雷诺数涡轮分离流动的控制。
通过大量的数值计算，论文系统分析了射流气动参数(射流流量)、射流孔几何参数(射流孔径大小，射流孔间距大小)、主流流动状况(主流进口湍流度)对分离控制的影响效果，并揭示了VGJs控制边界层分离的物理机制。研究结果表明，VGJs射流与主流的剪切与摩擦，在流场中形成强化了一边涡系的马蹄涡结构，将主流高动量流体裹挟进边界层中，促进了边界层区与主流区的动量交换，有效抑制边界层流动分离。
在以上研究的基础上，本文进行了两项创新性研究。一是提出并研究了将不同孔径、不同孔距射流孔混合排列的结构；二是提出并研究了逆主流VGJs对流动分离的控制。
对于组合排列射流孔结构研究，作者选择了四种射流孔排列方式，即不同孔径射流孔径向等距交错排列结构，不同孔径射流孔径向不等距交错排结构，不同孔径射流孔弦向交错排列结构，以及不同孔径射流孔弦向交错、径向不等距排列结构。研... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-6 |
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目录 |
6-8 |
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第一章 引论 |
8-16 |
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1.1 工作背景 |
8-10 |
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1.1.1 低雷诺数涡轮流动分离控制是航空发动机重要技术问题 |
8-9 |
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1.1.2 流动控制技术 |
9-10 |
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1.2 航空燃气涡轮中流动控制技术的应用与发展 |
10-13 |
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1.2.1 VGJs技术是低雷诺数涡轮流动分离控制重要技术途径 |
10-11 |
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1.2.2 低雷诺数涡轮VGJs分离控制研究的历史与现状 |
11-13 |
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1.3 论文的研究目的与研究内容 |
13-14 |
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1.4 论文的主要贡献与创新点 |
14-15 |
|
1.5 论文的组织结构 |
15-16 |
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第二章 含VGJs的低雷诺数涡轮流场数值模拟方法 |
16-28 |
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2.1 航空叶轮机械的数值计算研究方法发展与现状 |
16-18 |
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2.2 低雷诺数涡轮三维粘性流场数值模拟方法 |
18-21 |
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2.2.1 控制方程与湍流模型 |
18-19 |
|
2.2.2 计算格式与计算网格 |
19-20 |
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2.2.3 计算域与边界条件 |
20-21 |
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2.3 射流主流耦合计算方法 |
21-23 |
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2.4 研究对象描述 |
23-24 |
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2.5 数值计算方法的实验考核 |
24-27 |
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2.6 本章小结 |
27-28 |
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第三章 VGJs分离控制数值模拟研究 |
28-61 |
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3.1 VGJs方案选择 |
28-29 |
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3.1.1 VGJs位置选择 |
28 |
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3.1.2 VGJs射流角度选择 |
28-29 |
|
3.1.3 VGJs孔径、孔间距选择 |
29 |
|
3.2 VGJs控制状态下涡轮叶栅流场以及性能变化数值分析 |
29-40 |
|
3.2.1 总性能分析 |
29-30 |
|
3.2.2 流动细节研究 |
30-38 |
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3.2.3 射流流场损失研究 |
38-40 |
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3.3 VGJs几何参数研究 |
40-59 |
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3.3.1 射流孔径变化对VGJs控制效果影响数值分析 |
40-58 |
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3.3.2 射流孔距变化参数研究 |
58-59 |
|
3.4 本章小结 |
59-61 |
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第四章 组合射流孔结构研究 |
61-79 |
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4.1 组合射流孔方案设计 |
61-63 |
|
4.2 不同孔径射流孔径向等距交错排列结构 |
63-66 |
|
4.3 不同孔径射流孔径向不等距交错排结构 |
66-70 |
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4.4 不同孔径射流孔弦向交错排列结构 |
70-73 |
|
4.5 不同孔径射流孔弦向交错、径向不等距排列结构 |
73-78 |
|
4.6 本章小结 |
78-79 |
|
第五章 逆主流VGJs涡轮流动分离控制研究 |
79-96 |
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5.1 逆主流VGJs控制效果数值模拟及分析 |
79-81 |
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5.2 逆主流VGJs作用下涡轮叶栅流动细节分析 |
81-88 |
|
5.3 逆主流VGJs控制流动分离机理分析 |
88-94 |
|
5.4 本章小结 |
94-96 |
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第六章 结论 |
96-97 |
|
参考文献 |
97-100 |
|
硕士期间发表的文章及获得的奖励 |
100-101 |
|
致谢 |
101-102 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.382974 |
