超高膨胀比涡轮机气动性能研究

摘要

超高膨胀比特种涡轮机具有较高的膨胀比，能够实现的焓降大，而且尺寸小，重量轻，因此具有重要的研究意义。该类涡轮机由于进出口膨胀比大，内部的气流速度达到超音速，所以其内部流动极其复杂。
　　本文针对超高膨胀比涡轮机进行了三维结构设计，涡轮机的静子采用超音速拉法尔喷管，转子采用冲动式高负荷动叶，采用局部进气的方式。利用数值模拟的方法研究涡轮机内部的流动规律，重点研究了涡轮机内各喷管内不同的流动特点，气流的周向不均匀性，动叶叶栅流道内的激波特点以及损失分布特征，各个叶片上的载荷分布以及做功能力的对比。
　　利用相似模化理论，对涡轮机超音速喷管与高负荷动叶进行静态模化实验，通过测量不同工况下的喷管壁面与叶片表面的静压，分析超音速喷管与高负荷动叶叶栅流道内的激波特点，通过实验结果与数值模拟结果对比，验证数值模拟的准确性。
　　通过理论分析的方法对涡轮机的变工况特性进行研究，编写相应的高压比涡轮级变工况计算程序，结合三维数值模拟，研究了涡轮机入口总压、出口背压以及转速变化时，涡轮机的功率与效率变化规律。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2相关领域研究现状

1.3论文主要研究内容

1.4本章小结

第2章 数值模拟方法与实验方法

2.1引言

2.2数值模拟方法

2.3实验方法

2.4本章小结

第3章 涡轮机气动设计及内流流动分析

3.1引言

3.2一维气动计算

3.3三维计算模型

3.4计算结果分析

3.5本章小结

第4章 超声速喷管与高负荷动叶叶栅性能验证实验

4.1引言

4.2实验模型的数值模拟

4.3实验测量

4.4本章小结

第5章 超高膨胀比涡轮机变工况特性研究

5.1引言

5.2涡轮机变工况特性理论计算研究

5.3涡轮机变工况特性三维数值模拟研究

5.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢