一、轴流压气机小流量状态转子叶尖泄漏涡的三维流动（论文文献综述）
尉星航,马宏伟,廖鑫[1]（2021）在《LDV和PIV测速技术测量离心压气机内部流动的应用进展》文中研究指明离心压气机流场的精细测量对深入理解内部流动特征极其重要。传统的接触式流场测量技术存在空间分辨率低、堵塞效应严重、测量位置单一等缺陷,已经不能满足现代先进离心压气机的测量需求。激光多普勒测速技术（Laser Doppler Velocimeter,LDV）和粒子图像测速技术（Particle Image Velocimeter,PIV）作为两种典型的非接触式测量技术,具有测量精度高、适用范围广、非接触测量等特点,在离心压气机内部流场测量方面展现出巨大潜力。通过梳理国内外LDV和PIV测速技术测量离心压气机内部流动应用现状,介绍了LDV和PIV测速技术在离心压气机内流场测试方面的应用进展,着眼于试验方案、试验细节和技术难点,结合测量技术的未来发展趋势,从实际应用角度出发,对LDV和PIV测速技术在离心压气机内流场测量方面的应用进行了总结和展望。
朱伟[2]（2020）在《低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究》文中研究指明现代航空发动机的进一步发展对压气机负荷和效率提出了更高的要求,低反力度压气机作为一种能够保证高效流动及高增压比的新技术,对于改善航空发动机压缩系统性能具有重要意义。叶顶间隙流对压气机的总体性能和内部流动稳定性具有显着影响,但目前对低反力度压气机间隙流动结构的认识仍不完善,内部流动机理亟待探究。本文以课题组前期设计的某三级低反力度高负荷压气机的首级转子为研究对象,针对低反力度跨声速转子叶顶间隙流动的机理和控制问题展开详细的数值模拟研究。主要的研究内容和结论如下:首先,本文研究了叶顶间隙流对低反力度跨声速转子宏观特性的影响。由于间隙尺寸是决定叶顶间隙流最直接的几何参数,因而对不同间隙尺寸下的流场进行了全工况数值模拟。研究发现,间隙流是导致转子气动性能降低的主要原因,随着间隙尺寸的增大,转子的堵塞流量减小,总压比和效率在整个流量范围内均有降低,但稳定工作范围呈现先增大后减小的变化趋势。其次,为了完善对低反力度跨声速转子叶尖区域流动机理的认识,采用多通道非定常数值模拟方法深入考察了不同间隙尺寸下激波/泄漏涡干涉、泄漏涡非定常波动、预失速状态等微观特性的变化。结果表明,低反力度压气机的失速源位于叶尖区域,不同间隙尺寸下,转子的失速机制不同。小间隙尺寸下,激波/附面层干涉在吸力面-机匣角区形成的大范围堵塞是促使压气机失速的主要原因。而在大间隙尺寸下,激波/泄漏涡干涉作用导致了涡破碎的发生,并在叶尖区域形成跨通道的旋转扰动结构,涡破碎现象加剧了叶尖流场的恶化,最终引发压气机失速。在上述研究基础上,为有效抑制间隙流或泄漏涡的形成,从而提高压气机的气动性能,本文引入了弯叶片技术用于减小间隙流的影响效果。本文针对周向弯曲和弦法向弯曲两种弯曲形式开展了一系列参数化研究,通过对比分析原型和弯曲叶片的流场特性,得到了几何造型参数对流场结构和性能参数的影响规律。研究发现,较大幅度的负弯角和较低的弯高更有助于削弱主泄漏强度,从而减弱激波/泄漏涡干涉,降低叶尖区域的泄漏损失和激波损失。两种弯曲形式下转子的特性线和流场结构呈现不同的特点。与弦法向弯曲相比,周向弯曲可以在保证转子通流能力的同时,提高总压比和效率。此外,周向弯曲对主泄漏涡强度和激波位置的控制效果更明显,减弱吸力面角区低能流体堆积的作用也更强。因此,在低反力度跨声速转子的气动设计中,推荐使用周向反弯,可以在满足强度要求的前提下选择较大幅度的弯角和较低的弯高。最后,考虑到几何高度复杂的三维叶片可能存在颤振和强度问题,本文开展了周向槽机匣处理对低反力度转子间隙流动的控制研究。通过在一定范围内改变周向槽的位置、深度和覆盖范围生成了一系列周向槽构型,采用数值模拟的手段快速评估了不同构型的性能,详细分析了几何设计参数对叶尖流场的影响规律,得出了周向槽机匣处理在低反力度压气机背景下的设计准则。结果表明,当周向槽位于前40%轴向弦长范围内时,周向单槽可以在不损失效率的前提下扩大转子的稳定工作范围。槽深的变化仅在0%和10%轴向位置对失速裕度有显着影响,失速裕度的最大增幅达6%。前缘至30%轴向位置范围内槽深的增加不利于效率的提升;30%轴向位置至尾缘范围内,槽深对峰值效率的影响不明显。此外,周向多槽的布局方式既有效控制了叶尖泄漏涡的产生和发展,同时也缓解了叶尖区域的流动堵塞。周向槽破坏了间隙流动的形成机制,显着提升了转子的总体性能,延缓了由间隙流动引起的压气机失速。
张千丰[3]（2020）在《高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究》文中提出高负荷压气机的设计与研制是提高压气机压比、减轻压气机部件重量、提高军/民用航空发动机性能的主要途径之一。然而叶片负荷的提高势必会导致更大的逆压梯度和叶顶顶部压差,进而增强泄漏流、加剧流动分离损失,极大地限制了压气机稳定裕度和效率的提升。位于转子叶片顶部的处理机匣能够有效拓宽突尖型失速压气机的稳定裕度,但其对压气机效率的影响在很大程度上取决于叶顶间隙尺寸。针对压气机在启动、稳定运行、减速停车和变工况过程中面临的叶顶间隙尺寸变化这一实际问题,有必要研究不同叶顶间隙尺寸下,压气机的失稳特征和叶顶间隙流动与处理机匣的非定常作用机理,进而明晰处理机匣在不同间隙尺寸条件下的扩稳机理和特性。本文以一台高负荷斜流压气机为主要研究对象,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,围绕实壁机匣条件下压气机内部流动失稳特征、处理机匣与压气机叶顶间隙流动相互作用机理及其对压气机稳定裕度和效率的影响机制等问题,细致地开展以下研究工作:（1）间隙对突尖型失速压气机失稳机理的影响:以微型斜流压气机转子和低速轴流压气机转子为研究对象,采用节流阀模型非定常数值计算方法,重点分析了零间隙和大间隙情况下引发压气机失稳流动结构的时空演化规律,以及失速团周向传播特征,揭示了间隙对压气机流动失稳的影响机理,并详细探讨了突尖波低压扰动形成对应的流动结构。研究发现:零间隙下,压气机尾缘的角区分离随着节流不断加剧且影响范围向叶片前缘移动,最终出现“前缘溢出和尾缘倒流”流动特征,在叶片通道形成径向涡,引发突尖型失速先兆;大间隙下,转子叶片前缘泄漏流在节流过程中不断加剧,与主流形成的交界面在前缘溢出的同时,尾缘出现倒流,进而引发压气机突尖型失速先兆。不论哪种失稳机理,该微型斜流压气机的失稳机制与低速轴流压气机一致,均出现“前缘溢出、尾缘倒流”和通道径向涡流动特征,径向涡是引起突尖波低压扰动的流动结构。（2）缝式处理机匣几何设计参数对斜流压气机性能的影响规律及转子叶顶间隙对其扩稳机理的影响:首先以单级微型斜流压气机为研究对象,参数化设计缝式处理机匣,应用DOE全因子试验设计方法,重点分析了变量因子对压气机性能的主效应影响,总结发现轴向缝的长度和开口面积比是对压气机性能影响最明显的两个参数;基于研究结果得到了一个兼顾稳定裕度和效率的处理机匣设计方案,借助非定常数值模拟方法,详细探讨了不同叶顶间隙尺寸下处理机匣与叶顶间隙流的非定常作用机理。时均结果表明:轴向缝与叶顶间隙流相互作用主要体现在对间隙流的抽吸和喷射作用,但是在小间隙下,轴向缝的抽吸作用减弱堵塞实现扩稳,大间隙下,缝的喷射作用起主导扩稳作用;大间隙条件下的非定常叶顶流场图谱表明:轴向缝处理机匣抽取位于叶片通道内的缝底面的流体团,然后在转子上游位置喷出相对总压高的流体团,该流体团与转子前缘碰撞后,分成两个流体微团,一个流体微团沿着叶片压力面向下游传播,导致压力面静压和叶顶差压的提高,另一个流体微团从叶片吸力面进入通道,携带泄漏流向下游传播,抑制了泄漏流在叶片前缘的溢出,从而实现扩稳。（3）缝式处理机匣对压气机失速特性和失速机理的影响:在处理机匣条件下,以单级微型斜流压气机动/静态试验测量为主,研究了3个部分转速下,设计间隙和大间隙条件下压气机失速类型和失速扰动的时空传播特征,结果表明压气机均通过突尖型先兆进入失速状态且失速先兆周向传播速度为80%-90%转子转速;并重点分析了30000rpm时叶顶流场在失稳过程中的演变过程,动态静压测量数据显示:无论是实壁机匣还是处理机匣,靠近失速时,均在叶片尾缘处首先出现静压扰动,该扰动不发生周向传播,再经过几转时间后,在叶片前缘开始出现突尖型失速先兆扰动。进一步地,以单排压气机转子为研究对象,采用节流阀模型和非定常数值模拟方法研究了处理机匣条件下压气机的失稳机制。结果表明,在处理机匣条件下,突尖型失速先兆出现时,叶片通道内仅出现主流与泄漏流交界面溢出的现象,不存在“尾缘反流”现象。这一发现重新考查了压气机突尖失速先兆的判定准则。（4）处理机匣条件下压气机内部流动损失机理:在大间隙处理机匣对压气机效率提高的基础上,以单级微型斜流压气机为研究对象,基于压气机稳定运行热力学参数周期性变化的物理特征,采用定常数值模拟方法,应用当地熵产损失分析模型,探索性地对有无处理机匣压气机内部熵产率的分布进行了分析,揭示了处理机匣对压气机内部流动损失产生正反两方面影响的作用机理,并根据转子尾缘熵产率梯度,划分损失源区域并量化了各区域损失,结果表明处理机匣削弱了叶尖前缘泄漏流与主流的掺混,使转子域机匣端壁损失下降20%左右,显着降低了压气机内部流动损失。
邹璐瑶[4]（2020）在《进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究》文中研究表明随着对煤矿主通风机设备在工况范围和运行稳定性、安全性方面要求的不断提高,矿用对旋主通风机在小流量工况下运行时的气动不稳定性问题也越来越突出,当进口畸变等某些因素导致风机运行在近失速工况时,就可能造成叶片裂纹甚至折断等重大安全事故,给整个矿井带来严重后果。如果不对此进行深入细致的研究,将无法保证风机运行的稳定性和安全性,也不能满足当前智能化矿山建设的需要。因此,本文在系统地总结和借鉴国内外在航空发动机及相关领域已有研究成果的基础上,开展进气畸变条件下矿用对旋主通风机失速起始机理及其传播与发展规律研究,不仅可为矿用主通风机运行中的失速预报（避免发生失速）和实施主动控制提供理论依据,而且可为在设计阶段提高风机的气动稳定性奠定理论基础,因而具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以一台压入式矿用对旋主通风机为研究对象,首先数值分析了3种进气条件（无畸变进口、弯管进口畸变、复杂进口畸变）下对旋通风机内部非定常流动特征及其特性。然后重点针对无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,将DES（分离涡模拟）技术和出口节流阀模型应用于对旋风机全流道内非定常流动的数值模拟。基于数值模拟结果的分析,获得了小流量近失速工况下,对旋风机失速起始扰动的首发位置、扰动类型;根据流场的非定常变化特征,揭示了不同进气条件下失速起始扰动的产生机理及其传播与发展规律;在进气畸变条件下,模拟了两级叶轮叶顶间隙泄漏流动的动态变化过程,探讨了对旋叶轮对失速扰动向下游传播的抑制能力;考察了失速涡团的发展对对旋风机径向和轴向流场的影响。研究结果表明,在两种进气条件下,对旋风机两级叶轮失速起始扰动均发生在叶顶区域,在无畸变进口条件下,失速起始扰动首先发生在前级叶轮内,而在复杂进口畸变条件下,后级叶轮中首先发生失速起始扰动;前级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”,失速起始扰动伴随着“前缘溢流”与“尾迹反流”现象的产生而出现,后级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”;后级叶轮叶根处虽然在失速起始阶段也存在低速扰动区,但是此处扰动与叶顶区扰动是各自独立形成的,最终两者在叶片吸力面的尾缘附近融合并发展。在所考察的无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,尽管对旋风机失速起始扰动的产生与发展规律在某种程度上是相似的,但是失速起始扰动在两级叶轮中出现的先后顺序以及失速涡团对对旋风机内部流场的影响程度与范围方面则存在差异。与无畸变进口条件相比,复杂畸变进口条件下对旋风机失速起始扰动的发生有所提前,叶片通道内的涡核尺寸更大,分布范围也更广,失速涡团对对旋风机径向与轴向流场的影响更显着,气流脉动也更强。
徐强仁[5]（2020）在《对转压气机尾迹涡迁移对叶顶泄漏流影响机制研究》文中认为高负荷对转轴流压气机叶尖区流动结构复杂,上游转子尾迹涡和泄漏涡与下游转子外伸激波、叶顶泄漏流相互作用,对下游转子叶尖区气动性能和稳定性有较大影响。建立设计阶段预估上游转子尾迹涡级间迁移轨迹的方法并基于此阐明尾迹涡级间迁移特性对下游转子叶顶泄漏流的影响机理,将有利于高负荷对转压气机设计参数的选取,进而提升其气动性能和稳定性,大幅度地缩短设计周期。为此,本文围绕上游转子尾迹涡对下游转子叶顶泄漏流影响开展研究,以期建立上游转子尾迹涡和泄漏涡级间迁移轨迹的无量纲准则关系式,并阐明上游尾迹涡对下游转子叶顶泄漏流损失及非定常波动的影响机制。本文针对设计阶段预估尾迹涡迁移路径的需求开展S1流面非定常数值模拟研究,探索了上游转子尾迹涡脱落机制,及其与下游转子外伸激波扫略上游转子尾缘频率之间的关系。明晰了上游转子尾迹涡级间迁移的影响因素,并基于此,建立了尾迹涡级间迁移轨迹的无量纲准则关系式。结合一维预估、通流计算和激波模型,探寻了设计阶段预估尾迹涡级间迁移轨迹的方法,预估值与数值模拟值偏差为3.5%,可为设计阶段轴向间隙的选取提供理论依据。其次,针对上游转子尾迹涡在叶尖区迁移特性开展研究,阐明了下游转子外伸激波对上游转子叶表载荷的影响规律,以及尾迹涡脱落时,上游转子叶顶泄漏流对下游转子外伸激波相对参照叶片周向距离的影响规律。此外,阐释了上游转子叶顶泄漏流对尾迹涡形态及迁移路径的影响机制,并评估了S1流面下建立的尾迹涡级间迁移轨迹的无量纲准则关系式在叶尖区的适用性。再其次,从尾迹涡迁移路径出发,揭示了上游转子尾迹涡对下游转子叶顶泄漏流损失的影响机制,并针对尾迹涡和泄漏涡迁移路径对叶顶泄漏流损失影响开展研究,阐明了上游转子泄漏涡和尾迹涡迁移路径变化对下游转子叶顶泄漏流的影响机理,结论表明尾迹涡减小了二次泄漏流损失及泄漏涡沿下游转子通道中间迁移时,减小了结尾激波、二次泄漏流损失,对叶尖区气动性能改善最多。最后,针对尾迹涡对叶顶泄漏流非定常波动影响机制开展研究,阐明了小叶顶间隙叶顶泄漏流非定常波动机理及尾迹涡抑制其非定常波动机制。结论表明,小叶顶间隙下,叶顶泄漏涡破碎触发叶尖区非定常波动;尾迹涡影响下,叶顶泄漏流出现非定常波动时需要更高的叶顶泄漏流与主流的动量比。
王蕴源[6]（2020）在《静子尾缘锯齿分布对高速轴流压气机的影响研究》文中指出现代航空燃气涡轮发动机的发展沿着高推重比、低耗油率、高可靠性与长寿命的方向进行。高推重比的发动机就要求压气机具有更高更强的压缩能力,压气机的级压比增高,其负荷越高,对稳定性要求也就更加严苛。作为发动机中的核心增压部件,压气机的稳定性就决定了发动机的稳定性。对于锯齿翼型的声学研究表明,锯齿结构可以产生流向涡,改变锯齿叶片或翼型后的流场特征。在此背景下,本课题提出以锯齿尾缘叶片作为流动控制策略,通过在压气机静子尾缘切割锯齿,以期改变其尾迹流动特性来提升压气机稳定性,增大压气机的稳定工作范围。本文以探究叶片尾缘锯齿分布对高速轴流压气机的气动影响为出发点,先后开展了尾缘锯齿平面叶栅、“尾缘锯齿尾迹发生器+跨声速单转子”、不同叶排分布的全叶高范围尾缘锯齿压气机与不同叶高分布的尾缘锯齿改型压气机的数值模拟研究,分析了不同压气机模型内的流场特征,探究了静子尾缘锯齿分布对高速轴流压气机的气动稳定性的影响。首先通过对锯齿平面叶栅的计算发现,锯齿叶片在尾缘处产生流向涡管,加强了尾迹与主流区的掺混作用,改善了叶栅尾迹特性。通过对“锯齿尾缘尾迹发生器+跨声速单转子”的定常与非定常计算,发现静子尾缘锯齿结构减轻了尾迹对下游转子叶片的负面影响,大幅拓宽了跨声速转子的稳定工作范围。流场分析发现静子尾缘锯齿结构降低了静子尾迹在转子通道产生熵值增量,在叶尖处,降低了叶尖一次泄漏流产生的原动力——压力面与吸力面压差,从而降低了叶尖的流动损失。但同时也发现尾缘锯齿结构使得压气机加压能力和通流能力有所降低。其次,在尾缘锯齿不同叶排分布对多级轴流压气机气动稳定性影响的研究中,发现静子叶片尾缘锯齿结构可以改善压气机内流动状态,某些改型压气机能以较小的代价带来较为显着的增益效果,使得压气机可以在更大的流量范围内保持更高的效率进行工作。其中在S1静子尾缘进行锯齿改型效果最佳,STE＿C1压气机稳定工作流量范围为1.27kg,相比原型压气机0.84kg的流量范围,增长了49.67%,其增长量十分可观。最后,在尾缘锯齿径向分布对多级轴流压气机气动稳定性影响的研究中,发现在静子叶片大叶高处进行锯齿改型对扩大压气机稳定工作范围的效果较好。虽然在S1大叶高处进行锯齿改型对下游转子叶片小叶高处影响较低,但依然可以消除近下端壁处由激波与附面层干扰造成里附面层分离,改善叶片通道内的不良流态,扩大压气机的稳定工作范围。同时局部叶高范围的锯齿改型压气机极大地改善了全叶高范围锯齿改型带来如压气机堵塞点流量左移与加压能力下降的负面效果。
张龙新[7]（2019）在《高速多级低反力度压气机气动设计方法及其内部流动研究》文中认为低反力度静子吸附式压气机设计理念为高负荷压气机气动设计提供了新的思路,在给定叶尖切线速度下,应用低反力度设计理念能够显着地提升压气机的气动承载能力。针对推重比为15及以上的航空发动机压气机,本课题应用理论分析结合数值模拟的方法,对低反力度压气机气动设计方法及其内部流动特点展开了深入探讨。具体研究内容如下。结合一单级高负荷压气机的一维气动设计,分析了反力度与轴向速比选取对转、静子关键气动参数的影响,进一步探讨了两种低反力度设计思想的差异,并将轴向加速设计理念拓展到无抽吸级中,实现了设计矛盾在级间的转移。在此基础上,应用低反力度设计理念,完成了一台三级高负荷吸附式压气机气动设计工作。针对关键设计参数的选取以及吸附式静子设计方法给出较为详细的阐述。同时,针对多级低反力度压气机开展了变转速特性研究。数值计算结果表明,三级低反力度压气机实现了既定设计目标。在叶尖切线速度为356m/s,通流效率不低于87%的情况下,设计工况点处的总压比达到了6。首、末两级抽吸级的载荷系数分别为0.782与0.55,中间无抽吸级的载荷系数也达到了0.54。借助流场分析发现,本文设计的多级低反力度压气机具有较优的变工况性能,且通流性能随转速的降低有所提升。在近失速点处,通过适当地提升首级吸附式静子上端壁槽道的抽吸量,可以推迟多级低反力度压气机失速的触发。为了探究是否需要对叶尖间隙进行密封处理,研究了不同尺寸间隙对首级低反力度跨声速转子气动性能的影响。分析了不同间隙下转子内的流场结构以及堵塞情况。借助非定常数值模拟揭示了零间隙下转子失速的机制。结合轴向动量系数、耗散函数以及不同的旋涡识别方法对变间隙下叶尖泄漏涡的发展进行了详细地研究。研究结果表明,不同间隙下,转子的失速机制不同。与零间隙相比,间隙泄漏流动的存在能够扩大转子的工作范围,但当间隙尺寸较大时,叶尖泄漏涡发生了局部破碎,导致转子的气动性能与可用工作范围降低。为了控制大尺寸间隙下的间隙泄漏流动,将叶片周向弯曲引入到了转子中。研究发现,采用叶片周向反弯能够减弱间隙泄漏流动,降低转子气动性能以及工作范围对叶尖间隙变化的敏感性,而正弯叶片的作用效果却正好相反。针对末级静子叶片尺寸小,在其内部开设抽吸腔室困难的问题,提出了串列叶栅结合端壁附面层抽吸的联合流动控制技术。设计理念为通过串列叶栅控制主流区二维叶型分离流动,而应用端壁附面层抽吸技术抑制角区失速。对联合流动控制技术的具体实施方法进行了深入探讨,分析了前、后叶栅负荷分配对静子损失特性的影响,同时考察了联合流动控制技术的变工况适用性。研究表明,通过应用较少的抽吸量,基于联合流动控制技术设计的静子在0°冲角下的扩压因子达到了0.665,且具有较为宽广的可用冲角范围。当合理地构造串列叶栅时,端壁附面层抽吸仅需要放置在前列叶栅吸力面角区内。为了进一步提升联合流动控制技术的有效性,将非轴对称端壁造型技术引入到了末级静子中。应用非均匀有理B样条曲面对端壁进行参数化造型,采用多点优化策略以降低静子的气动损失。优化结果表明,通过结合端壁造型技术,低负荷工况下后列叶栅角区分离流动获得了有效地抑制,但前列叶栅角区流动在大正冲角下有所恶化。结合附面层抽吸量的分布特点,进一步对端壁抽吸流路进行了改型设计,有效地消弱了端壁造型在大正冲角下引发的不利影响。最后,将联合流动控制技术应用到了末级静子中,在级环境验证了其有效性。为了探讨基于定常设计的低反力度压气机在非定常条件下是否仍能够满足设计要求,在计及吸力面抽吸流路的情况下,以首级低反力度超声速级作为研究对象,针对近设计以及一小流量工况点进行了非定常数值模拟。重点考察了静子外伸激波与转子间的干涉作用,同时分析了尾迹扫掠对吸附式静子附面层发展以及抽吸量分布的影响。研究结果表明,虽然气动性能略有降低,但转静干涉下,首级低反力度压气机仍具有较高的通流效率且出口参数波动幅度很小。最后,总结了转静干涉下首级超声速低反力度压气机气动性能降低的原因,并从非定常视角出发,对吸附式压气机气动设计提出了改进方向。
杨晓建[8]（2019）在《叶轮机械内部非定常流动的动态模态分析》文中认为叶轮机械是实现机械功与流体能量有效转换的旋转式机械的通称,不但广泛应用于国民经济的各生产部门,而且在航空航天等国防尖端技术领域也有重要的用途。叶轮机械内部的三维复杂流动具有明显的非定常特征,提取叶轮机械内部流场的特征频率及其对应的流动结构,对于分析流动现象、深入理解流动机理乃至保障机组安全高效地运行等都有非常重要的意义。随着计算机性能和计算方法的发展,基于数据驱动的动态模态分解方法（Dynamic mode decomposition,DMD）被应用到流体力学领域。本文将该技术应用在汽轮机末级叶片小流量下的不稳定流动、轴流压气机旋转不稳定性流动以及离心压气机蜗壳在失稳工况下的流动。提取非定常非稳定流动的特征频率及其模态结构,为进一步认识不稳定流动现象提供新的方法。本文主要的研究工作如下:1.应用DMD方法分析在25%和17%质量流量工况下汽轮机末级动叶进口区域流场的动态特征。结果表明,DMD方法能够捕捉到流场中主要的特征频率及对应的扰动结构。其中,在17%质量流量工况下,捕捉到旋转不稳定现象的基本特征,通过DMD模态重构直观地显示了该扰动随时间的变化规律。2.应用DMD方法对轴流转子Rotor35在小流量工况下的流场进行分析,识别到了宽频驼峰结构中不同频率对应的流动模态,及其周向扰动模态数目,直观地再现了扰动在不同轴向位置所表现的周向传播特征。3.应用DMD方法对离心压气机失稳工况下蜗壳内部的流动进行分析,捕捉到了分别与叶轮旋转和失稳相关的特征频率及相应的DMD模态。通过DMD模态重构,直观地显示了该工况下蜗壳内部四点钟区域的类似驻波的扰动结构。4.采用压缩动态模态分解方法（Compressed dynamic mode decomposition,CDMD）来提高对蜗壳三维流场的处理效率,对比了不同压缩率对辨识特征频率和流动模态的影响,对CDMD方法应用过程中压缩率的选取有指导意义。
李相君[9]（2018）在《高负荷轴流压气机端区流动机制及被动控制》文中指出随着压气机设计负荷的提升,端区流动问题成为压气机中的突出问题。其中,由端区二次流诱发的角区分离是压气机端区的主要损失源,分离所致的堵塞易导致压气机通流变化,影响级间匹配及其气动稳定性。为了保证压气机在高负荷环境下的正常工作,本文工作主要围绕端壁造型这一被动流动控制方法,根据该技术的应用现状与难题,以压气机的端区流动机制为基础,挖掘端壁造型技术控制角区分离的潜力,在理论及应用方面开展推进研究。研究分五个部分,在对三维分离与端壁造型技术的既有研究结果进行回顾之后,本文首先建立了一种适用于压气机的新型经验式造型方法。随后借助数据挖掘技术与优化造型技术进一步得到用于指导经验式造型的准则。第三部分通过实验验证新造型方法与数据挖掘结论在轴流压气机中的适用性。第四部分提出了一种端壁造型的反向设计方法,并在高负荷轴流压气机叶栅验证了其适用性和相比于经验设计法的优越性。最后一部分研究了在串列压气机中应用端壁造型的流动控制规律,并对端壁造型的级间干涉现象开展探讨。各部分详细情况与主要结论如下:1.围绕“适用于局部流动控制”这一思路,发展了一套适于在压气机中控制角区分离的端壁造型法。该方法将端壁造型对流场的作用抽象成在不同位置对端区流动进行加强或弱化的造型单元,通过对多个造型单元进行加权“叠合”,使最终端壁造型结果具有各叠层对端壁二次流动的综合控制效果。根据新发展的“叠合造型”方法,开发了与之对应的端壁造型软件。经验证,新型端壁造型方法可以在一定程度上提升压气机叶栅性能,总体损失改进量虽不显着,但效果仍优于传统方法;造型软件具有良好适用性;通过合理调整各叠层造型权重可进一步改进造型效果。2.基于对一典型高负荷压气机叶栅的数值分析,运用相关性分析法、自适应神经网络对端壁造型数据库进行数据挖掘,获得了适用于典型高负荷压气机叶端流场的流动控制规律。研究结论为经验式端壁造型法提供了设计指导,研究发现:只有在角区分离大幅扩展时,全局损失才与二次流与通道涡发展紧密关联,此时可以通过控制二次流强度来抑制通道损失。对角区分离有效的流动控制方法都应在三维分离起始的位置减小端壁流动的流向速度,同时促进吸力面局部的横向流动,以此推迟分离起始;在其下游低速区堆积的位置,同时促进流向与横向的流动,使端壁流冲向低速区并与之掺混以减轻分离损失;此外,通道中部至压力面附近对横向流动的弱化作用有助于抑制吸力面角区分离的形成。3.以一亚音速轴流压气机级为研究对象,由经验式造型法结合端壁流动控制规律为压气机静子机匣设计端壁造型实验件,使用三孔探针、五孔探针的进行级间流场参数测量,通过壁面静压孔测量端区压力分布,并借助油流实验观测端壁、吸力面角区的流动轨迹。实验发现,在压气机级环境中的角区分离虽受到非定常、非均匀进口影响,其发展及随节流变化规律与高负荷叶栅并无定性差距。端壁造型实验件有效控制了角区分离现象,压气机在静叶最小损失点的级效率提升量达到0.45%,端区损失在全功况范围内有所下降,稳定裕度变化不大。新型经验式造型法与数据挖掘所得端壁流动控制方法在轴流压气机中的适用性得到验证。4.按照压气机的端区流动特征,建立了一套反向设计压气机端面的全新方法。研究结合端区流动的特征,将原本复杂的端区流动抽象为简单的双层流动结构,并最终推导出简化模型的微分气动方程组,通过给定端区流动分布可直接求解出端壁型面。数值分析证实了反向设计法相比于经验式设计方法的显着优势。由于型面起伏规律由计算确定,对于壁面压力分布的控制更加精准,避免了经验式造型中由于局部壁面起伏过于剧烈导致的分离恶化现象。与优化造型相比,反向设计法耗时少,其在设计点对损失的效果可与优化造型结果相比拟;在近失速点减小损失的程度约达到优化造型的50%。5.以某高负荷带串列静子的压气机级为研究对象,在完成了数值计算精度验证之后,将该压气机转子、静子端壁参数化为用30、28个自由参数控制的编制曲面。随后借助数值优化方法,依次对静子、转子、整级进行优化端壁造型。研究发现在大稠度与来流附面层倾斜影响下,串列静子前叶的压力面尾缘与缝隙反流易生成流动堵塞,且基本不随节流变化。最优的端壁造型控制方案需在前叶通道前压制起源于压力面角区的流动分离,加速端区缝隙内流速以吹除阻塞,同时在后叶通道中通过抑制角区分离起始及加速端壁流动与分离低速区的预掺混作用而控制分离损失。端壁造型的级间干涉作用显着。最优转子端壁通过改善静子入口的气动条件大幅减小静子损失。级造型则未必最大化每一个叶排的气动收益,但却能通过同时提升转、静子各自性能的方式最大程度提升压气机的总体性能。
杨国伟[10]（2018）在《自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究》文中进行了进一步梳理压气机失稳机理分析与稳定性控制是伴随着航空发动机发展的重要课题。本文以跨音转子Rotor35为研究对象,用三维数值模拟方法研究了该转子在不同工况下的流场特征,进而对压气机的失稳机制进行了总结分析。随后,对新型叶顶引气自循环机匣的扩稳能力与机理进行分析。最后,在转子叶顶加装具有不同布局形式的自循环处理机匣,探索最佳的机匣布局形式,并对自循环机匣的扩稳机制和造成不同布局形式下自循环机匣扩稳能力差异的原因进行进一步研究。首先,建立三通道计算模型,对原型机的流场特征与失稳机制进行分析。随着转子节流程度加深,叶顶流场的恶化趋势最为严重,转子失稳起始于叶顶区域。在转子流量减小的过程中,泄漏涡起始位置前移,激波逐渐脱体,使得泄漏涡逐渐丧失抵抗激波强逆压梯度的波面法向速度,进而在波后发生破碎。波涡干涉诱导出的低能流在通道进口压力面侧积聚,阻碍来流进入流道,压气机最终发生阻塞型失稳。低能团在叶顶的发展是非定常的,其发展过程会对压力面侧的叶片载荷产生周期性作用,使得相邻通道的泄漏量周期性发展,并进一步导致相邻通道波涡干涉所诱导出的低能团也呈现出与前一通道相似的发展规律。依次类推,构成了泄漏涡与低能团非定常发展的周向传播规律。然后,建立叶顶引气的自循环机匣模型,用占主流0.36%的引气量实现了3.33%的流量裕度提升,且基本不影响总压比和效率在近失稳工况前的特性分布,峰值效率仅降低了0.23%。自循环机匣激励叶顶流场的过程中,一方面会周期性降低叶片的进气攻角;另一方面可以直接激励泄漏流与波后低能团,将泄漏流和低能区向通道下游推进。这两种扩稳机制中,第二种起到了主导作用,并且激励波后低能团的扩稳效果要优于激励波前泄漏涡。自循环机匣在激励通道上游泄漏涡与低能团的同时,会增大吸力面尾缘分离程度,但整体上对叶顶流场仍然起到了改善作用,延缓了失稳发生。自循环机匣可以提高转子的承载能力,提高转子可承受的时均扩压因子,但当节流程度进一步加深,喷气对叶顶流场的周期性改善无法维持叶顶的通流能力时,与原型机的流场特征相似,转子再次发生阻塞型失稳。最后,建立具有不同引气形式的自循环机匣模型。无周向偏置,但轴向引气位置不同的三种自循环机匣,扩稳能力的差异由射流动量的大小决定。将叶顶正向偏置与两种栅后无偏置机匣布局形式进行对比,可以发现,桥路与流场耦合的非定常过程可以显着影响自循环机匣的扩稳能力。喷气量在时间和空间上集中于通道进口近压力面侧,可以获得更大的扩稳量。
二、轴流压气机小流量状态转子叶尖泄漏涡的三维流动（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、轴流压气机小流量状态转子叶尖泄漏涡的三维流动（论文提纲范文）
（2）低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 低反力度压气机的研究进展 |
| 1.2.1 设计原理及方法 |
| 1.2.2 内部流动机理 |
| 1.3 压气机泄漏流动的研究进展 |
| 1.3.1 叶顶间隙尺寸对总体性能的影响 |
| 1.3.2 泄漏流动机理研究 |
| 1.3.3 泄漏流对压气机非定常特征的影响 |
| 1.4 三维叶片技术的研究进展 |
| 1.5 周向槽机匣处理的研究进展 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 数值方法及研究对象介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值方法介绍 |
| 2.2.1 数值模拟软件 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 网格划分 |
| 2.2.5 边界条件 |
| 2.2.6 计算收敛准则 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 网格无关性验证 |
| 2.3.2 湍流模型的验证 |
| 2.4 低反力度跨声速转子流场分析 |
| 2.4.1 主要几何及气动参数 |
| 2.4.2 性能及气动参数分布 |
| 2.4.3 三维流场分析 |
| 2.4.4 低反力度跨声速转子典型流动特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 间隙流动对低反力度跨声速转子性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究方案设计 |
| 3.3 间隙尺寸对总体性能影响 |
| 3.4 间隙尺寸对叶尖区域时均流场的影响 |
| 3.4.1 设计工况流场分析 |
| 3.4.2 近失速工况流场分析 |
| 3.5 间隙尺寸对叶尖流场非定常性的影响 |
| 3.5.1 叶尖区域非定常流动特性及其起源位置 |
| 3.5.2 非定常现象的产生机制 |
| 3.6 间隙尺寸对失速机制的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 弯叶片对低反力度转子间隙流动的控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究方案设计 |
| 4.3 周向弯曲对低反力度压气机气动性能的影响 |
| 4.3.1 总体性能参数 |
| 4.3.2 弯角变化的影响研究 |
| 4.3.3 弯高变化的影响研究 |
| 4.4 弦法向弯曲对低反力度压气机气动性能的影响 |
| 4.4.1 总体性能参数 |
| 4.4.2 弯角变化的影响研究 |
| 4.4.3 弯高变化的影响研究 |
| 4.5 弯曲叶片的作用机理与应用策略 |
| 4.5.1 弯曲叶片的作用机理 |
| 4.5.2 周向弯曲与弦法向弯曲的特点 |
| 4.5.3 低反力度压气机环境下弯曲叶片的应用策略 |
| 4.6 弯曲叶片降低间隙尺寸敏感性的研究 |
| 4.6.1 总体性能参数 |
| 4.6.2 叶尖泄漏流动结构分析 |
| 4.6.3 叶尖泄漏流量分析 |
| 4.6.4 叶尖轴向动量分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 周向槽对低反力度转子间隙流动的控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究对象与数值方法 |
| 5.2.1 研究对象 |
| 5.2.2 数值方法 |
| 5.2.3 周向槽网格划分 |
| 5.3 周向单槽几何参数的影响研究 |
| 5.3.1 研究方案设计 |
| 5.3.2 轴向位置的影响研究 |
| 5.3.3 槽深的影响研究 |
| 5.4 周向多槽对低反力度转子的影响研究 |
| 5.4.1 研究方案设计 |
| 5.4.2 特性线和径向参数分布 |
| 5.4.3 周向槽对泄漏涡的影响 |
| 5.4.4 周向槽的扩稳机制 |
| 5.5 周向多槽降低间隙尺寸敏感性的研究 |
| 5.5.1 总体性能参数 |
| 5.5.2 叶尖泄漏流动结构分析 |
| 5.5.3 叶尖泄漏流量分析 |
| 5.5.4 叶尖轴向动量分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 压气机内部流动失稳机理研究 |
| 1.2.1 压气机失速先兆研究 |
| 1.2.2 压气机失速与叶顶泄漏流的关系 |
| 1.3 缝式处理机匣的研究进展 |
| 1.3.1 机匣处理技术的产生 |
| 1.3.2 缝式处理机匣扩稳机理探索 |
| 1.4 压气机内部流动损失的研究 |
| 1.4.1 压气机流动损失研究进展 |
| 1.4.2 当地熵损失分析方法研究 |
| 1.5 本文预研究的科学问题 |
| 1.6 本文的研究目的和内容 |
| 第2章 数值计算软硬件平台 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值仿真软件 |
| 2.2.1 Numeca/Autogrid5 网格划分软件 |
| 2.2.2 ANSYS CFX求解软件 |
| 2.3 分布式并行硬件平台 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 转子叶顶间隙对压气机失稳机理的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象及计算方法 |
| 3.2.1 研究对象 |
| 3.2.2 计算模型 |
| 3.2.3 压气机失速模拟方法 |
| 3.2.4 边界条件及初始条件 |
| 3.3 失速类型判断方法 |
| 3.4 斜流压气机失稳机理分析 |
| 3.4.1 虚拟监测点布置方案 |
| 3.4.2 零间隙数值结果与分析 |
| 3.4.3 设计间隙数值结果与分析 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 IET-LAC失稳机理分析 |
| 3.5.1 零间隙数值结果与分析 |
| 3.5.2 大间隙数值结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 轴向缝处理机匣设计及其扩稳机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 DOE设计轴向缝 |
| 4.2.1 DOE方法简介 |
| 4.2.2 半圆形轴向缝的参数化 |
| 4.2.3 自动化平台搭建 |
| 4.3 计算方法 |
| 4.3.1 研究对象与计算域 |
| 4.3.2 湍流模型与网格无关性验证 |
| 4.3.3 边界条件和收敛判断 |
| 4.3.4 数值验证 |
| 4.4 轴向缝几何参数对斜流压气机性能影响规律 |
| 4.4.1 DOE方案 |
| 4.4.2 主效应影响分析 |
| 4.4.3 基于叶顶轴向动量分析的处理机匣扩稳能力预测 |
| 4.5 处理机匣扩稳机理及叶顶流场作用机理 |
| 4.5.1 间隙对压气机特性的影响 |
| 4.5.2 间隙对扩稳机理的影响 |
| 4.5.3 缝与叶顶流动的作用机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 轴向缝处理机匣条件下压气机动态失稳特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方法介绍 |
| 5.2.1 试验台介绍 |
| 5.2.2 传感器布置方案 |
| 5.2.3 误差分析方法 |
| 5.3 压气机失速类型试验研究 |
| 5.3.1 稳态测量压气机特性 |
| 5.3.2 动态测量结果 |
| 5.3.3 失速扰动机理分析 |
| 5.4 压气机失速机理数值研究 |
| 5.4.1 数值失速特征 |
| 5.4.2 失速机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 轴向缝处理机匣对压气机内部流动损失的影响研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究方法介绍 |
| 6.3 损失分布分析 |
| 6.3.1 效率与熵产的关系 |
| 6.3.2 压气机内部损失分布 |
| 6.4 转子顶部损失变化及损失机制研究 |
| 6.4.1 转子域损失变化分析 |
| 6.4.2 损失机理分析 |
| 6.5 损失量化 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新之处 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 通风机的旋转失速 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文研究的技术路线 |
| 2 对旋风机内部复杂流动的数值模拟方法 |
| 2.1 对旋风机 |
| 2.2 对旋风机内部流场的数值模拟方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 稳定工况下的风机内部流动特征 |
| 3.1 对旋风机全流道几何模型与网格划分 |
| 3.2 边界条件 |
| 3.3 稳定工况的数值模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 无畸变进气条件下的对旋风机失速起始特性分析 |
| 4.1 无畸变进气条件下的对旋风机全流道几何模型 |
| 4.2 边界条件 |
| 4.3 无畸变进气条件下的对旋风机内部流动特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 复杂畸变进气条件下的对旋风机失速起始特性分析 |
| 5.1 复杂畸变进气条件下的对旋风机全流道几何模型 |
| 5.2 复杂畸变进气条件下的对旋风机内部流动特征 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 学位论文数据采集 |
（5）对转压气机尾迹涡迁移对叶顶泄漏流影响机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 压气机尾迹脱落涡迁移路径影响因素 |
| 1.2.2 尾迹涡与下游转子叶顶泄漏流相互作用机制 |
| 1.2.3 尾迹脱落涡对叶顶泄漏流静压非定常波动影响研究 |
| 1.2.4 对转压气机研究进展 |
| 1.2.4.1 对转压气机研究意义 |
| 1.2.4.2 国外对转压气机的研究现状 |
| 1.2.4.3 国内对转压气机研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 数值模拟方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值模拟软件简介 |
| 2.2.1 控制方程组 |
| 2.2.2 雷诺应力项的处理及湍流模型 |
| 2.2.3 空间项的离散 |
| 2.2.4 时间项的离散 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 S1 流面数值模拟方法验证 |
| 2.3.1.1 非线性谐波法介绍 |
| 2.3.1.2 研究对象简介 |
| 2.3.1.3 计算域边界及算例设置 |
| 2.3.1.4 边界条件及初始化 |
| 2.3.1.5 网格无关性验证 |
| 2.3.2 全三维数值模拟方法 |
| 2.3.2.1 研究对象简介 |
| 2.3.2.2 边界条件及初始化 |
| 2.3.2.3 网格无关性验证 |
| 2.3.2.4 湍流模型的评估 |
| 2.4 本文的研究对象 |
| 2.4.1 几何结构与计算域 |
| 2.4.2 网格无关性验证 |
| 2.4.3 边界条件设置 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 高负荷对转压气机S1流面尾迹涡级间迁移影响因素研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 轴向间隙对高负荷对转压气机尾迹涡迁移路径的影响 |
| 3.3 尾迹脱落涡级间迁移影响因素研究 |
| 3.3.1 上游转子尾迹脱落涡脱落频率特点分析 |
| 3.3.2 上游转子尾迹脱落涡级间迁移无量纲准则关系式 |
| 3.3.3 设计阶段尾迹涡迁移路径预估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 动/动干涉下上游转子泄漏流变化特征及对尾迹涡迁移影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同叶尖间隙下上游转子叶尖区的流场变化 |
| 4.2.1 不同叶尖间隙下上游转子叶顶泄漏流沿弦长分布特征 |
| 4.2.2 不同叶顶间隙下外伸激波对上游转子叶尖区流场影响 |
| 4.3 不同叶顶间隙下外伸激波对上游转子叶顶泄漏流沿弦长参数的影响 |
| 4.4 不同叶顶间隙下外伸激波对上游转子叶尖区载荷波动的影响范围 |
| 4.5 上游转子叶顶泄漏流对尾迹涡级间迁移影响 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 尾迹涡迁移路径对下游转子叶顶泄漏流损失的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 设计工况下游转子叶尖区叶顶泄漏流特征 |
| 5.3 尾迹脱落涡对叶顶泄漏流影响分析 |
| 5.3.1 尾迹脱落涡对下游转子叶尖区流场影响 |
| 5.3.2 尾迹涡对下游转子叶尖区损失分布影响 |
| 5.4 上游转子泄漏涡和尾迹涡迁移路径对下游转子叶顶泄漏流影响 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 尾迹涡迁移对下游转子叶顶泄漏流非定常波动影响研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 对转压气机下游转子叶顶泄漏流非定常波动机制 |
| 6.2.1 近失速工况下游转子叶顶泄漏流流场特征 |
| 6.2.1.1 下游转子叶顶间隙为0.35%叶高时泄漏流特征 |
| 6.2.1.2 下游转子叶顶间隙为0.63%叶高时泄漏流特征 |
| 6.3 下游转子叶尖区静压波动频谱特征 |
| 6.4 尾迹涡对下游转子叶尖区非定常压力波动影响机理 |
| 6.4.1 近失速工况下尾迹涡对叶顶泄漏流的影响 |
| 6.4.2 尾迹涡对主频转变的影响 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的论文与研究成果 |
| 致谢 |
（6）静子尾缘锯齿分布对高速轴流压气机的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究目的和内容 |
| 第二章 数值计算方法 |
| 2.1 数值模拟软件介绍 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 数值计算对象与湍流模型的验证 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 湍流模型的验证 |
| 2.3.3 网格划分、边界条件设定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 静子尾缘锯齿对跨声速压气机单转子的影响研究 |
| 3.1 锯齿平面叶栅的数值模拟 |
| 3.2 锯齿尾迹发生器对跨声速单转子的影响 |
| 3.2.1 定常模拟结果分析 |
| 3.2.2 非定常模拟结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 尾缘锯齿不同叶排分布对多级轴流压气机气动稳定性影响 |
| 4.1 锯齿改型压气机定义 |
| 4.2 压气机特性曲线对比分析 |
| 4.3 近失稳工况下数值结果分析 |
| 4.3.1 不同叶高截面马赫数云图对比分析 |
| 4.3.2 各型压气机气动参数对比分析 |
| 4.3.3 叶片空间流线与壁面极限流线对比分析 |
| 4.3.4 静子叶片通道气流出气角径向分布对比分析 |
| 4.3.5 R2 转子叶片的流场分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 尾缘锯齿径向分布对多级轴流压气机气动稳定性影响 |
| 5.1 尾缘锯齿径向分布造型 |
| 5.2 压气机特性曲线对比分析 |
| 5.3 近失稳工况下流场特性对比分析 |
| 5.3.1 改型压气机各叶排气动参数对比分析 |
| 5.3.2 S1 静子叶片通道流场特性对比分析 |
| 5.3.3 R2 叶片通道流场特性对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）高速多级低反力度压气机气动设计方法及其内部流动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 压气机内部复杂流动控制方法研究 |
| 1.2.1 三维叶片技术 |
| 1.2.2 串列叶栅技术 |
| 1.2.3 非轴对称端壁技术 |
| 1.2.4 附面层抽吸技术 |
| 1.2.5 主/被动流动联合控制技术 |
| 1.3 吸附式压气机相关研究 |
| 1.3.1 MIT吸附式压气机设计及发展 |
| 1.3.2 吸附式叶型设计 |
| 1.3.3 吸附式压气机非定常研究 |
| 1.4 低反力度静子吸附式压气机 |
| 1.4.1 应用背景 |
| 1.4.2 低反力度压气机的发展及设计 |
| 1.5 关于流动控制技术以及吸附式压气机的思考 |
| 1.5.1 流动控制技术 |
| 1.5.2 吸附式压气机 |
| 1.5.3 低反力度压气机 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 低反力度静子吸附式压气机气动设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 两种低反力度压气机设计思想 |
| 2.2.1 设计差异 |
| 2.2.2 轴向加速设计理念的拓展应用 |
| 2.3 设计指标 |
| 2.4 基本设计原则 |
| 2.5 通流设计 |
| 2.6 多级低反力度压气机数值模拟方法 |
| 2.6.1 三维数值模拟方法 |
| 2.6.2 二维数值模拟方法 |
| 2.7 吸附式静子设计 |
| 2.7.1 吸附式叶型 |
| 2.7.2 端壁抽吸方案 |
| 2.7.3 展弦比影响 |
| 2.8 多级低反力度压气机三维设计结果分析 |
| 2.8.1 设计点性能 |
| 2.8.2 总体性能 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 低反力度跨声速转子间隙流动及其控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象及方案 |
| 3.2.1 首级跨声速转子设计特点 |
| 3.2.2 研究方案 |
| 3.3 转子数值模拟方法 |
| 3.3.1 湍流模型及转子网格划分 |
| 3.3.2 转子网格无关性研究 |
| 3.3.3 转子数值模拟方法验证 |
| 3.4 间隙尺寸对转子性能的影响 |
| 3.4.1 总体性能 |
| 3.4.2 主要流场结构 |
| 3.4.3 流动堵塞 |
| 3.4.4 零间隙下转子失速机制 |
| 3.5 低反力度跨声速转子叶尖泄漏流动特点 |
| 3.5.1 涡核及旋涡识别方法 |
| 3.5.2 间隙泄漏流 |
| 3.5.3 部分间隙方案研究 |
| 3.5.4 叶尖泄漏涡 |
| 3.6 周向弯曲在低反力度跨声速转子中的应用 |
| 3.6.1 积迭方法 |
| 3.6.2 周向弯曲对转子性能的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 多级低反力度压气机末级静子构型方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题及设计构想的提出 |
| 4.3 方案实施方法 |
| 4.3.1 串列叶栅设计 |
| 4.3.2 端壁附面层抽吸方案设计 |
| 4.4 末级静子数值模拟方法 |
| 4.4.1 湍流模型及末级静子网格划分 |
| 4.4.2 末级静子网格无关性研究 |
| 4.4.3 末级静子数值模拟方法验证 |
| 4.5 主/被动联合流动控制技术验证 |
| 4.5.1 串列叶栅内部流场 |
| 4.5.2 联合流动控制技术 |
| 4.5.3 来流附面层影响 |
| 4.6 端壁造型技术 |
| 4.6.1 计算模型简化与端壁造型方法 |
| 4.6.2 目标函数及优化方法 |
| 4.6.3 优化端壁几何构型 |
| 4.6.4 损失变化 |
| 4.6.5 通流性能 |
| 4.6.6 腔室内流动 |
| 4.6.7 抽吸模型改进 |
| 4.7 联合流动控制技术在多级低反力度压气机中的初步应用 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 首级低反力度压气机非定常数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究对象及方案 |
| 5.3 首级数值模拟方法 |
| 5.3.1 湍流模型及首级网格划分 |
| 5.3.2 首级网格无关性研究 |
| 5.3.3 物理时间步 |
| 5.4 总体性能 |
| 5.5 叶片表面静压波动 |
| 5.6 静子外伸激波与转子间的干涉作用 |
| 5.7 转子尾迹 |
| 5.8 静子表面附面层发展及抽吸量分布 |
| 5.8.1 压力面流动 |
| 5.8.2 抽吸量时空分布 |
| 5.8.3 吸力面流动 |
| 5.9 定常与非定常计算差异来源 |
| 5.10 非定常视角下吸附式压气机设计思考 |
| 5.11 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）叶轮机械内部非定常流动的动态模态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 叶轮机械非定常流动的研究现状 |
| 1.2.2 模态分解方法在流场中应用的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 模态分解的理论基础 |
| 2.1 动态模态分解方法 |
| 2.2 压缩动态模态分解方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于DMD的汽轮机小流量工况流动特征研究 |
| 3.1 研究对象介绍及数值模拟结果 |
| 3.1.1 研究对象介绍 |
| 3.1.2 瞬时流场分析 |
| 3.1.3 频率特征分析 |
| 3.2 25 %质量流量工况下流动特征分析 |
| 3.2.1 周向模态分解结果 |
| 3.2.2 动态模态分解结果 |
| 3.3 17 %质量流量工况下流动特征分析 |
| 3.3.1 周向模态分解结果 |
| 3.3.2 动态模态分解结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于DMD的轴流压气机旋转不稳定问题研究 |
| 4.1 研究对象介绍及数值模拟结果 |
| 4.1.1 研究对象介绍 |
| 4.1.2 叶顶区域流动特征分析 |
| 4.2 旋转不稳定特征分析 |
| 4.2.1 周向模态分解结果 |
| 4.2.2 动态模态分解结果 |
| 4.2.3 扰动周向传播特征 |
| 4.2.4 周向扰动数 |
| 4.3 六流道模型数值模拟结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于DMD和 CDMD的蜗壳流动特征研究 |
| 5.1 研究对象介绍及数值模拟结果 |
| 5.2 动态模态分解分析 |
| 5.2.1 动态模态分解结果 |
| 5.2.2 模态重构结果 |
| 5.3 压缩动态模态分解分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 主要符号表 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（9）高负荷轴流压气机端区流动机制及被动控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 轴流压气机端区流动 |
| 1.2.1 端区流动结构 |
| 1.2.2 端区流动与压气机性能 |
| 1.2.3 角区分离的研究综述 |
| 1.2.4 端区流动研究小结 |
| 1.3 端壁造型技术 |
| 1.3.1 端壁造型技术原理与早期研究 |
| 1.3.2 端壁造型方法 |
| 1.3.3 端壁造型应用研究与流动控制规律 |
| 1.3.4 压气机端壁造型研究总结 |
| 1.4 本文的研究工作 |
| 第二章 经验式端壁造型设计方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学基础及实现方法 |
| 2.2.1 造型面数学模型 |
| 2.2.2 造型方法的物理意义 |
| 2.2.3 造型面的生成 |
| 2.3 经验式端壁造型软件 |
| 2.4 端壁造型设计实例及效果评估 |
| 2.4.1 研究对象与数值计算方法 |
| 2.4.2 数值方法的精度验证 |
| 2.4.3 端壁造型效果评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 端壁流动控制规律的数据挖掘分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 端壁造型数据库 |
| 3.2.1 几何信息 |
| 3.2.2 端壁流动信息 |
| 3.2.3 气动结构与性能信息 |
| 3.2.4 端壁造型数据库 |
| 3.3 端壁造型原则——流动结构与损失相关性分析 |
| 3.3.1 数据挖掘 |
| 3.3.2 造型原则小结 |
| 3.4 造型关键位置——造型参数与损失相关性分析 |
| 3.5 流动控制方法——端面流场与损失SOM分析 |
| 3.5.1 自适应神经网络分析法 |
| 3.5.2 端壁流动控制规律分析 |
| 3.6 端壁造型优化设计与最优流动控制规律验证 |
| 3.6.1 多目标优化设计法 |
| 3.6.2 最优控制规律分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 端壁造型规律的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设备介绍 |
| 4.3 实验测量方法 |
| 4.3.1 压力测量 |
| 4.3.2 扭矩测量 |
| 4.3.3 流量测量 |
| 4.3.4 近壁流动可视化测量 |
| 4.3.5 特性测量方法 |
| 4.3.6 误差分析 |
| 4.4 轴流压气机端区流动研究 |
| 4.5 端壁造型设计及造型法验证 |
| 4.5.1 端壁造型设计法 |
| 4.5.2 端壁造型实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 端壁造型反向设计法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 压气机端区流动理论模型 |
| 5.2.1 端区双层简化流动模型 |
| 5.2.2 控制方程组的推导 |
| 5.2.3 端壁造型理论模型 |
| 5.3 端壁造型反向设计法 |
| 5.3.1 反向设计法的造型步骤 |
| 5.3.2 反向设计法应用实例 |
| 5.4 造型效果与验证 |
| 5.4.1 端壁造型的流场分析 |
| 5.4.2 反向设计法效果评估 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 高负荷串列静子的端壁造型研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 串列叶型中端区流动问题的研究成果 |
| 6.2.1 关于串列叶型“二维问题”的主要结论 |
| 6.2.2 串列叶型中的“三维问题” |
| 6.3 高负荷串列静子的端区损失数值研究 |
| 6.3.1 研究对象与数值方法 |
| 6.3.2 轴流压气机流动损失分析 |
| 6.4 静子端壁造型设计 |
| 6.4.1 端壁造型优化设计方法 |
| 6.4.2 静子端壁造型结果分析 |
| 6.5 端壁造型问题的级间影响 |
| 6.5.1 转子端壁造型对静子的级间作用 |
| 6.5.2 端壁造型的级间配合 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究内容总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 发表学术论文 |
| 参加科研情况 |
（10）自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 轴流压气机失稳机制研究进展 |
| 1.3 自循环机匣的研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 数值算法 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 转捩模型 |
| 第三章 跨音转子失稳机制探讨 |
| 3.1 研究对象 |
| 3.2 数值模型的建立与参数配置 |
| 3.2.1 数值计算模型 |
| 3.2.2 模拟参数设置 |
| 3.2.3 湍流模型校验 |
| 3.2.4 网格无关性校验 |
| 3.3 流场分析 |
| 3.3.1 失稳位置确定 |
| 3.3.2 激波、泄漏涡、吸力面分离对流场的影响 |
| 3.3.3 失稳边界上流场的非定常特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 叶顶引气自循环机匣对跨音转子流动性能的影响 |
| 4.1 研究对象与数值方法 |
| 4.1.1 研究对象 |
| 4.1.2 抽吸口位置的优化 |
| 4.1.3 网格配置与数值方法 |
| 4.2 总性能分析 |
| 4.3 流场分析 |
| 4.3.1 自循环机匣对叶顶流场宏观非定常特征的影响 |
| 4.3.2 自循环机匣对叶顶流场非定常发展过程的影响 |
| 4.3.3 扩稳机理总结分析 |
| 4.3.4 叶顶流场对自循环喷气的响应特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 相对引气位置对自循环机匣扩稳能力的影响 |
| 5.1 研究对象 |
| 5.2 总性能分析 |
| 5.3 流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的荣誉成果 |
四、轴流压气机小流量状态转子叶尖泄漏涡的三维流动（论文参考文献）
- [1]LDV和PIV测速技术测量离心压气机内部流动的应用进展[J]. 尉星航,马宏伟,廖鑫. 实验流体力学, 2021(05)
- [2]低反力度跨声速压气机转子间隙流动及其控制的数值研究[D]. 朱伟. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]高负荷斜流压气机叶顶间隙流动与轴向缝处理机闸的非定性作用机理研究[D]. 张千丰. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(01)
- [4]进气畸变条件下的矿用对旋主通风机失速起始机理研究[D]. 邹璐瑶. 山东科技大学, 2020(06)
- [5]对转压气机尾迹涡迁移对叶顶泄漏流影响机制研究[D]. 徐强仁. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [6]静子尾缘锯齿分布对高速轴流压气机的影响研究[D]. 王蕴源. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]高速多级低反力度压气机气动设计方法及其内部流动研究[D]. 张龙新. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]叶轮机械内部非定常流动的动态模态分析[D]. 杨晓建. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]高负荷轴流压气机端区流动机制及被动控制[D]. 李相君. 西北工业大学, 2018
- [10]自循环机匣改善跨音压气机稳定性的机理研究[D]. 杨国伟. 西北工业大学, 2018(06)