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摘 要
Abstract
目 录
第一章 绪 论
1.1 课题研究背景
1.1.1 航空燃气涡轮发动机发展趋势
1.1.2 高性能燃气涡轮是航空发动机的核心技术
1.2 涡轮内部复杂的流动结构及控制技术
1.2.1 涡轮内部二次流现象及涡系结构
1.2.2 涡轮内部流动控制技术
1.3 非轴对称端壁造型技术的发展概况
1.4 本文的主要研究内容
第二章 数值模拟方法及高压涡轮导向器数值模拟验证
2.1 引言
2.2 粘性流动的控制方程
2.2.1 一般形式的N-S方程组
2.2.2 雷诺平均的N-S方程组
2.2.3 封闭问题及湍流模型
2.3 控制方程的离散方法
2.3.1 空间离散形式
2.3.2 时间推进方法
2.4 加速收敛技术
2.4.1 当地时间步长
2.4.2 多重网格方法
2.4.3 隐式残差光顺
2.5 高压涡轮导向器的数值模拟验证
2.5.1 研究对象及数值模拟方法简介
2.5.2 高压涡轮导向器数值模拟的网格无关性验证
2.5.3 高压涡轮导向器数值模拟的试验验证
2.6 本章小结
第三章 涡轮环形叶栅中非轴对称端壁造型方法研究
3.1 引言
3.2 基于Bezier曲线的端壁造型方法
3.3 非轴对称端壁造型设计平台
3.3.1 周向造型函数的改进
3.3.2 轴向造型函数的整合
3.3.3 非轴对称端壁造型设计平台的建立
3.4 非轴对称端壁造型设计平台在涡轮环形叶栅中的应用
3.4.1 应用对象简介
3.4.2 端壁造型结果
3.5 非轴对称端壁涡轮环形叶栅数值计算分析
3.5.1 流动损失特性讨论
3.5.2 通道内部流场分析
3.6 本章小结
第四章 高压涡轮导向器中非轴对称端壁优化设计研究
4.1 引言
4.2 端壁造型方法在高压涡轮导向器中应用的局限性
4.3 数值优化方法介绍
4.3.1 端壁参数化造型方法
4.3.2 数值优化方法
4.3.3 目标函数设计
4.4 高压涡轮导向器中非轴对称端壁造型优化设计
4.4.1 优化方案设计
4.4.2 端壁优化结果
4.5 高压涡轮导向器内部流场分析
4.5.1 非轴对称机匣端壁对通道流场的影响
4.5.2 非轴对称轮毂端壁对通道流场的影响
4.5.3 非轴对称端壁对其它气动参数的影响
4.6 本章小结
第五章 高压涡轮导向器扇形叶栅试验研究
5.1 引言
5.2 高压涡轮导向器扇形叶栅风洞介绍
5.2.1 连续式高亚声速叶栅风洞简介
5.2.2 扇形叶栅风洞改造
5.2.3 高压涡轮导向器扇形叶栅试验件
5.3 测控系统介绍
5.3.1 测点布局
5.3.2 扇形叶栅出口参数测量方法
5.3.3 气动性能计算公式
5.3.4 设备控制和数据采集系统
5.3.5 试验误差分析
5.4 扇形叶栅流场周期性验证
5.4.1 通道内部流场周期性验证
5.4.2 栅后出口流场周期性验证
5.5 非轴对称端壁扇形叶栅的试验结果及分析
5.5.1 工况下叶片表面气动性能的试验结果分析
5.5.2 工况下栅后出口流动损失的试验结果分析
5.5.3 工况下端区流场结构的数值分析
5.5.4 工况下栅后出口气其它气动参数的试验结果
5.6 本章小结
第六章 级环境下非轴对称端壁导向器的数值研究
6.2 研究对象及数值模拟方法简介
6.3 非轴对称端壁导向器对高压涡轮级性能的影响
6.4 级环境下非轴对称端壁导向器气动性能分析
6.4.1 非轴对称机匣端壁导向器气动性能分析
6.4.2 非轴对称轮毂端壁导向器气动性能分析
6.5 非轴对称端壁导向器对动叶气动性能的影响
6.5.1 非轴对称机匣端壁导向器对动叶气动性能的影响
6.5.2 非轴对称轮毂端壁导向器对动叶气动性能的影响
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 后续工作展望
参考文献
附 录 “非轴对称端壁造型设计平台”程序介绍
1.1 准备文件
1. 原始几何文件
2. 端壁参数化文件
3. 网格配置文件
4. 流场设置文件
1.2 输入文件
2. 造型参数输入文件
1.3 “非轴对称端壁造型设计平台”主程序介绍
1.3.1 初始化模块
1.3.2 端壁造型模块
1.3.3 数值计算模块
1.3.4 变量声明模块
1.4 “非轴对称端壁造型设计平台”适用性
致 谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
