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【碩士論文】鄧衛敏:壓氣機中介機匣節流特性與畸變效應研究

逆壓行者HPCRG 2022-04-17 11:11:51

碩士論文題目:

壓氣機中介機匣節流特性與畸變效應研究

研究概括:

論文摘要:

壓氣機作為發動機的核心部件,多年來大量研究致力于提高其性能和穩定性,但是收效甚微。相比于核心部件,作為過渡部件的中介機匣幾何簡單、研究周期短、花費低,并且容易改型。因此,改善中介機匣過渡段所獲得的潛在收益正受到越來越多的關注。如今,中介機匣在增大徑向落差或者縮小軸向長度方面已經取得了長足的進步,預計將使發動機總重量減少1-2%,單位燃油消耗率降低1%,二氧化碳排放量降低2%。隨之而來的是日益突出的中介機匣與壓氣機的匹配問題,并且缺乏對中介機匣非設計流量性能以及畸變效應的研究。針對上述現狀,本文以中介機匣為研究對象開展了以下工作:

(1)針對中介機匣與壓氣機的匹配問題,提出將中介機匣徑向總壓畸變指數作為出口流場品質評估參數,以表征中介機匣匹配性能。為了關聯非設計流量下與設計流量下中介機匣的性能,一方面提出了中介機匣節流特性,以反映全流量范圍下中介機匣損失和出口流場品質的變化趨勢,另一方面定義了中介機匣阻塞流量裕度,以衡量中介機匣設計流量與最大流量之間的穩定裕度。

(2)建立了以輪轂曲率為基準的支板軸向位置選取方法,進行了支板軸向位置對于中介機匣性能影響的研究。結果表明:支板位置從中介機匣進口向出口移動的過程中,中介機匣性能損失和出口流場不均勻度先減小后增大;在支板軸向位置選取中,對于存在喉部的中介機匣流道,初步建議支板應位于中介機匣流道的喉部之后,但不宜太靠近中介機匣出口。

(3)以某型發動機中介機匣作為幾何模型,分別進行了均勻進氣條件和實際不均勻進氣條件下的節流特性研究,探索了非設計流量下中介機匣流場特點、性能變化趨勢以及影響機理。結果表明:從大流量向小流量節流的過程中,中介機匣損失和出口流場不均勻度逐漸減小;相比于均勻進氣,實際不均勻進氣增大了中介機匣的損失和出口流場不均勻度,縮小了中介機匣全流量工作范圍。

(4)進行了典型畸變進氣條件和周向進氣條件的中介機匣畸變效應的研究。研究表明:進氣畸變范圍的增大,略微增大了中介機匣的損失,主要改變了出口總壓分布以及低總壓區的范圍;在近機匣處,中介機匣減小了低總壓區范圍,對徑向總壓畸變具有衰減作用;在近輪轂處,中介機匣放大了低總壓區范圍,對徑向總壓畸變具有放大作用。周向進氣會略微增大中介機匣損失;在中介機匣對于周向進氣角的局部作用中,機匣處的進氣角被抑制,輪轂處的進氣角被放大。

研究生期間成果統計:

【1】高麗敏,鄧衛敏等.中介機匣設計軟件(已登記2016SR326543)

【2】高麗敏, 鄧衛敏等. 一種渦扇發動機內外涵道型線設計方法(已公開CN106682287A)

【3】XXXX中介機匣流道與支板葉型設計技術研究

【4】XXXX壓縮系統過渡通道復雜流動特點研究

【5】獲得第三屆“羅麥杯”全國研究生未來飛行器創新大賽一等獎

【6】獲得第一屆“空天杯”全國先進飛行器創新大賽 第8名

【7】2016-2017年度西北工業大學“三航杯”足球賽冠軍

【8】2016-2017年度研究生一等學業獎學金

【9】2016-2017年度研究生一等社會活動獎學金

【10】2016-2017年度吳亞軍三等獎學金

【11】2016-2017年度動力與能源學院優秀研究生

【12】2018屆西北工業大學優秀畢業研究生


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