直通型封严篦齿流动特性的试验研究及数值计算

摘要

本文采用试验和数值模拟的方法研究了航空发动机中真实尺寸直通型封严篦齿结构在转、静态下的流动特性以及泄漏流体的风阻温升特性。
　　试验在中航工业燃气涡轮研究院高速旋转试验台上进行，重点研究了压比（1.05～3.0）、封严间隙(0.45mm～1.0mm)、雷诺数(1500～25000)、转速（0～12000r/min）等参数对直通型封严篦齿结构内部的流动特性、压力分布和风阻温升的影响，并总结得到了篦齿流量系数和风阻温升值随上述参数的变化规律。在试验研究的基础上，进一步开展了CFD数值模拟研究，得到了不同转速下直通型封严篦齿结构内部详细的压力、速度和温度分布。
　　本文的主要研究结果如下：
　　(1)在转、静态下，流量系数均随压比的增加而增大，随相对封严间隙的增加而增大。
　　(2)流量系数随转速增大而减小，但当雷诺数超过一定值时转速的影响不再明显，这个雷诺数大小与相对封严间隙有关，随相对封严间隙的增加而增大。
　　(3)在低雷诺数范围，流量系数随雷诺数的增大而快速增大。在高雷诺数范围，雷诺数变化对流量系数影响不大。
　　(4)总结了一个直通型封严篦齿泄漏量工程计算关系式。
　　(5)气流温升随压比、雷诺数和封严间隙的增加而减小，随转速的增加而增大。

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主 要 符 号 说 明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要工作和创新点

第二章 试验装置及参数测量

2.1 篦齿试验件

2.2 试验装置

2.3 各参数测量方法及精度

2.4 试验参数范围

2.5 小结

第三章 间隙的测量与计算分析

3.1 静态间隙

3.2 动态间隙

第四章 数据处理方法及试验误差分析

4.1 数据处理方法

4.2 试验误差分析

4.3 小结

第五章 篦齿流动特性的试验研究

5.1流量系数随压比的变化规律

5.2 流量系数随齿尖封严间隙的变化规律

5.3 流量系数随转速的变化规律

5.4 流量系数随雷诺数的变化规律

5.5 压力分布

5.6 泄漏流量经验关系式

5.7 小结

第六章 篦齿流动特性的数值计算研究

6.1计算模型及设置

6.2 计算结果及分析

6.3 数值计算小结

第7章 篦齿泄漏气流风阻温升的试验与计算研究

7.1 试验分析

7.2 数值计算

7.3 小结

第八章 结论与展望

8.1 主要结论

8.2前景展望

致谢

参考文献

在学期间取得的研究成果