畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)定稿

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1、尾緣厚度對(duì)跨聲速葉柵流動(dòng)影響的數(shù)值研究院系航空航天工程學(xué)院專業(yè)飛行器動(dòng)力工程班級(jí)94040402學(xué)號(hào)2009040404042姓名何浩源指導(dǎo)教師徐志暉負(fù)責(zé)教師徐志暉沈陽航空航天大學(xué)2013年6月沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本課題以某型壓氣機(jī)的跨聲速葉柵作為研究對(duì)象，加厚尾緣厚度，以觀察尾緣厚度對(duì)跨聲速葉柵流動(dòng)的影響，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，從葉柵的速度特性和攻角特性兩方面入手，首先對(duì)比傳統(tǒng)葉柵尾緣，研究了不同的尾緣厚度的葉柵尾緣附近的流動(dòng)情況以及對(duì)跨音速葉柵整體氣動(dòng)性能的影響。研究其尾緣厚度的變

2、化對(duì)跨音速葉柵通道內(nèi)激波的位置、激波的強(qiáng)度、激波附面層之間的干擾、以及激波后附面層的發(fā)展與分離的影響，研究靜壓增壓比、損失系數(shù)、氣流轉(zhuǎn)折角、總壓恢復(fù)系數(shù)的變化規(guī)律，概括闡述了氣動(dòng)性能產(chǎn)生變化的機(jī)理。通過計(jì)算，對(duì)比原型葉柵相應(yīng)工況下的氣動(dòng)參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，增厚尾緣厚度減少了流通面積，減弱了葉柵通道的流通能力；增厚尾緣厚度的葉柵明顯降低了葉型尾緣附近的靜壓，靜壓增壓比也明顯下降，不利于壓氣機(jī)對(duì)氣體的增壓做功；而且尾緣厚度的增加明顯把激波位置向前推出，容易影響前一級(jí)葉柵的氣流流動(dòng)，而且葉背上的氣體分離的位置因

3、為激波的向前推出而明顯前移，加重的附面層的分離損失，對(duì)整個(gè)葉型附面層的發(fā)展變化有消極的影響，降低了葉柵整體氣動(dòng)性能；但是尾緣厚度增加到一定的程度以后，激波被完全推出葉柵通道，激波----附面層干擾減弱，損失系數(shù)有所下降，但是從總體上來分析，尾緣厚度的增加給葉柵帶來的做功能力的削減更為厲害。關(guān)鍵詞：跨聲速葉柵；激波；損失系數(shù)；尾緣厚度；總壓恢復(fù)系數(shù)；數(shù)值模擬；33沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）符號(hào)表進(jìn)氣角°損失系數(shù)-出氣角°比熱容J/(mol?K)幾何進(jìn)口角°b弦

4、長(zhǎng)mm幾何出口角°f撓度mm氣流轉(zhuǎn)折角°i攻角°葉型彎角°k動(dòng)能J落后角°r半徑mm葉型前緣角°t柵距mm葉型后緣角°u、v、w速度m/s總壓恢復(fù)系數(shù)-E能量J粘性應(yīng)力PaF力N動(dòng)力粘度Pa?sMa馬赫數(shù)-葉型安裝角°P靜壓Pa密度kg/m3總壓Pa增壓比-R氣體常數(shù)J/(mol?K)I內(nèi)能JT溫度K33沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄1緒論11.1壓氣機(jī)葉型發(fā)展與分類11.1.1葉型的設(shè)計(jì)方法概況21.1.2葉柵研究旨在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究中的地位21.2通用研究方法方法41.2.1什么是計(jì)算流體動(dòng)

5、力學(xué)41.2.2計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的工作步驟51.2.3計(jì)算流體力學(xué)的特點(diǎn)61.2.4計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域71.2.5計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的分支81.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀81.4損失機(jī)理的研究111.5本文的工作122二維平面葉柵的理論知識(shí)202.1葉型的主要幾何參數(shù)202.2平面葉柵的幾何和氣動(dòng)參數(shù)212.3低速氣流繞葉型流動(dòng)的氣動(dòng)力特性222.4跨聲速葉型的氣動(dòng)特性232.4.1局部激波的產(chǎn)生與發(fā)展232.4.2氣流經(jīng)過平面葉柵的基本流動(dòng)253相關(guān)控制方程與求解模型273.1流體動(dòng)力學(xué)控制方程273.1.

6、1連續(xù)性方程273.1.2動(dòng)量守恒方程273.1.3能量守恒方程283.2湍流模型——Spalart-Allmaras模型284模型的建立和計(jì)算3033沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4.1計(jì)算模型的建立304.2葉型改型方法314.3數(shù)值計(jì)算方法314.3.1計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分314.3.2計(jì)算參數(shù)設(shè)置354.3.3計(jì)算過程監(jiān)視參數(shù)375計(jì)算結(jié)果與分析385.1來流馬赫數(shù)及攻角對(duì)平面葉柵增壓比和損失系數(shù)的影響385.1.1衡量改型效果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)415.2葉型尾緣變厚對(duì)葉柵氣動(dòng)性能的影響415.2.1

7、原型及改型葉柵的速度特性415.2.2原型及改型的攻角特性466結(jié)論546.1本文的主要工作及主要結(jié)論546.2對(duì)今后工作的建議55參考文獻(xiàn)56致謝58附錄Ⅰ原始葉型數(shù)據(jù)5933沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為工業(yè)皇冠上的明珠，無論是在軍用還是民用的航空領(lǐng)域，都不可替代，不可或缺，隨著飛機(jī)性能的提高，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求也相應(yīng)地提高，推動(dòng)著航空發(fā)動(dòng)機(jī)朝著高推重比、高負(fù)荷、高壽命、低油耗的方向發(fā)展。我國(guó)更是把航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)

8、目，投資千億元打造有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的的大中型飛機(jī)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在不久的將來。我國(guó)自主研制、擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)“長(zhǎng)江-1000”將面世并將逐步裝備于我國(guó)研制、制造的大型飛機(jī)上，一舉改變我國(guó)沒有自主研制的大型飛機(jī)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史。但是因?yàn)闅v史的原因，我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)水平與世界先進(jìn)水平仍有較大差距，加上我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期依賴俄羅斯，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究也多局限于俄制發(fā)動(dòng)機(jī)，而俄制發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在壽命短、油耗高、推力低、制造工藝粗糙等問題，這也是我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在的問題。想要改變這種