跨音级压气机设计及特性分析

摘要

随着现代科学技术的不断发展，燃气轮机的技术指标也在不断提高，这对压气机的各方面要求如级负荷、效率和喘振裕度等又有了新的要求。高压比的跨音速压气机的设计渐渐被提上日程。而且，对于跨音速压气机的变工况特性，特别是对于跨音速所产生的激波以及压气机旋转失速的研究也越来越受到人们的重视。
　　本文首先据所给定的一些基本参数如流量、压比、效率、内外径大小以及压气机进口的轴向速度等，按照所介绍的设计方法，先是一维设计得到流道数据，然后根据流线曲率法得到压气机的准三维数据，最后通过Numeca软件，根据准三维计算得到的沿叶高的各项数据，得到了压气机叶片形状，完成了压气机跨音级的设计工作。
　　随后，使用Ansys-CFX平台对所设计的进口导叶以及跨音速转子进行了多工况的三维定常数值模拟，重点关注了不同工况下叶顶部位流动的变化和转子的三维激波结构的不同，分析了较小叶顶间隙的跨音速转子失速的原因，并对不同出口背压下跨音速转子的三维激波结构进行了一定的探讨。
　　最后，改变了进口导叶的安装角，探讨不同导叶安装角下跨音速转子在设计点的流动情况以及不同导叶安装角下的变工况特性。重点关注了不同导叶安装角的转子叶顶的流动情况的不同以及各安装角下的转子三维激波结构的变化。

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第1章 绪 论

1.1 背景及意义

1.2超、跨音速压气机概述

1.3跨音速压气机气动设计方法

1.4压气机叶片设计技术研究现状

1.5 压气机的失速研究

1.6 本文主要内容

第2章 数值计算方法

2.1 引言

2.2 控制方程

2.3计算网格

2.4本章小结

第3章 跨音级压气机的设计

3.1跨音速压气机气动设计方法

3.2跨音速压气机气动设计流程

3.3 跨音速压气机工作特点及关键参数的选择

3.4 某型跨音速压气机的设计

3.5设计结果

3.6本章小结

第4章 跨音级压气机变工况性能分析

4.1压气机变工况研究

4.2 三维激波结构

4.3变转速失速状态分析

4.4 本章小结

第5章 导叶对跨音级压气机的影响

5.1设计转速下导叶转动对压气机性能的影响

5.2设计工况下不同导叶安装角特性分析

5.3设计转速失速工况下不同导叶安装角特性分析

5.4 特性线分析

5.5 本章小结

结论

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

参考文献

致谢