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基于扇形叶栅的畸变流场对压气机静叶气动性能影响研究
| 论文题名： | 基于扇形叶栅的畸变流场对压气机静叶气动性能影响研究 |
| 关键词： | 船舶动力;压气机;扇形叶栅;畸变流场;静叶气动性能 |
| 摘要： | 随着航运发展和海洋环境保护的需要，航运业对船舶动力的大功率和低污染等需求不断增加。因而重量尺寸小、功率密度大、启动迅速的燃气轮机在航运交通领域占有的地位越来越重要。压气机作为燃气轮机核心部件之一，其性能和稳定性直接影响着燃气轮机的性能。现代舰载燃气轮机进气系统结构的特殊性使得压气机进口出现畸变的现象较为普遍，尤其是在船舶航行遇到侧风和风暴等现象时，燃气轮机进气畸变的情况不可避免。因此有必要对畸变条件下压气机的性能和稳定性开展研究，进而探索提高压气机抗畸变能力的方法。 为了研究畸变流场对压气机静叶气动特性的影响，本文采用实验和数值模拟相结合的方法，以带有可调导叶的扇形叶栅实验件为对象，通过调整一片导叶安装角同时保证其它导叶不变来制造静叶进口的畸变流场，进而对畸变前后的静叶流场进行分析，研究畸变流场的特征及其对静叶流场的影响规律，并采用非轴对称静叶来改善畸变流场，提高静叶气动性能。 本文首先对不同马赫数条件下的导叶出口气动参数进行了实验研究，并结合数值仿真分析了调整八号导叶前后导叶内部和出口流场的变化情况，证明了通过调整八号导叶制造静叶进口畸变流场的可行性，进而对不同畸变指数进行了分析，最终选定出口气流角作为静叶进口畸变的主要指标，并分析导叶旋转后产生静叶进口畸变的原因和机理。 其次，本文研究分析畸变条件下静叶内部的流动特性，并结合数值仿真详细分析了不同来流马赫数时，旋转八号导叶所产生的畸变进口对静叶流道中马赫数，气流角和总压恢复系数等参数的影响，得到了畸变进口对静叶流道流动状态的影响以及流动状态发生改变的机理。 最后，本文针对处于受畸变流场影响最为严重区域的八号静叶进行改型设计，并保持其它静叶不变，进而研究非轴对称静叶对畸变流场的改善情况。研究表明改型后不同马赫数下，来流在八号静叶根部前缘的折转减小，八号静叶吸力面整体损失减小并且较大程度上降低了八号静叶吸力面下通道涡的损失，使得八号静叶附近的流动状态得到明显的改善。 |
| 作者： | 陈天佑 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 韩吉昂;孙鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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