一、动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响（论文文献综述）
邵梓一[1]（2021）在《压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究》文中进行了进一步梳理压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage,CAES）广泛应用于可再生能源电力系统中。透平膨胀机为C AES系统的核心部件,其将压缩空气的内能转换为机械能,从而带动发电机做功输出电能。与电厂重型燃气轮机、蒸汽轮机以及航空发动机高压/低压涡轮的工况不同,CAES系统透平具有入口温度较低、膨胀比较高以及变工况运行频率高等特点。然而目前针对储能系统透平膨胀机内部的流动特性及损失机理的深入研究十分缺乏,特别在变膨胀比、变转速等非设计工况,制约了透平的气动优化与储能系统运行效率的提升。为此,本文以某CAES系统轴流式透平和闭式向心透平为研究对象,采用数值计算对主流通道的涡系迁移规律以及二次通道的泄漏特性、掺混损失进行深入分析;在数值分析的基础上,开展闭式向心透平变工况实验,测量集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数,探讨变工况运行的内部流场特征。上述研究进一步阐释了CAES系统透平膨胀机内部流场演化以及损失机制,提出了新的损失分析方法、结构优化以及高效运行方案。作为轴流式透平内部最主要的泄漏区域,动叶叶顶间隙对CAES透平的性能影响还缺乏深入讨论,因此首先开展轴流式透平动叶叶顶间隙流型及泄漏损失的数值研究。分离泡为典型的叶顶间隙二次流结构,其再附发生于叶顶静压增长至与端壁静压相等的位置,然而其并没有引起额外的间隙损失。间隙损失主要是由于泄漏流与主流掺混导致,采用Yaras和Sjolander以及Denton模型计算的间隙损失误差在5%以内,用于评价储能系统轴流式透平的叶顶间隙损失准确度较高。CAES系统在高膨胀比、小流量工况采用的是闭式向心透平,变工况运行时闭式叶轮内的二次流结构以及轮盖空腔泄漏损失机制仍不清楚。基于数值结果详细分析闭式向心透平内部二次涡系分布及其损失机制。闭式叶轮内的横向二次流在吸力面端壁产生了较高的耗散,由此造成的端壁损失占总损失的1/3以上。轮盖空腔泄漏涡位于闭式向心透平的出口管,除了造成较高的能量损失与熵产外,也显着降低了出口截面的流场均匀性。因此建议在数值计算中,闭式向心透平的出口管长度应大于一个动叶轴向弦长,以避免轮盖空腔泄漏影响出口流场的稳定性。为进一步认识透平内部复杂流场,提出基于基本物理量的协同分析方法,从物理量协同的角度阐明透平内部泄漏和损失机制,给出CAES系统透平的优化方案。在透平内部泄漏的速度-压力梯度协同性分析中,协同角越高,表征内部流动阻力越大。基于速度-压力梯度协同角,提出一种计算轴流式透平间隙泄漏量的方法;为了有效降低闭式向心透平轮盖空腔泄漏,建议无量纲密封齿间隙应小于1.5%。在透平内部损失的速度-速度梯度协同性分析中,较低的协同角可以表征高损失区域,并且通过定量分析进一步指出协同角与损失系数间呈显着的负相关关系,为分析透平损失提供了新思路。目前尚未有CAES系统闭式向心透平的变工况实验报导,缺乏详尽的变工况性能实验数据与分析。为获取闭式向心透平实际运行的变工况性能,并验证上述数值研究结论,设计并开展透平变工况实验,对集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数进行详细测量,首次给出闭式向心透平变工况性能分析的实验结果。在集气室内,气动参数存在较高的周向不均匀性:沿进气口顺时针方向90°和135°间,以及225°和270°间为局部高压区,局部流速较低。轮盖空腔泄漏量的测量结果与数值模拟的结论一致,其随叶轮转速增加而下降。仅在额定工况下,出口管沿展向高度的损失和气流角不均匀度最小;轮盖空腔泄漏使展向高度上半部的总压损失显着增加,使出口气流角呈降低趋势。本文开展了详细的CAES系统透平膨胀机内部流动与损失机制的数值与实验研究,所得结论揭示透平内部二次涡系分布、间隙泄漏特性及其损失机制,从物理量协同分析的角度提出新的间隙泄漏量模型、密封结构设计、损失评价方法及变工况高效运行方案,对CAES系统透平膨胀机的优化设计具有一定参考意义。
李盼[2]（2021）在《汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究》文中进行了进一步梳理汽轮机作为大型旋转机械是发电厂主力设备之一,在电厂中起着能量转换与传递的重要作用。然而,汽轮机在运行过程中普遍存在着叶顶间隙增大的现象,形成的叶顶间隙泄漏流造成叶顶泄漏损失,导致汽轮机的经济性下降。而且,随着机组容量的增大和参数的提高,叶顶间隙汽流激振问题也严重地威胁着汽轮机的安全运行。目前,对汽轮机叶顶间隙泄漏流的涡系结构和流动特性缺乏系统的研究,叶顶间隙控制技术对泄漏的抑制能力还有待发展和提高。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究叶顶汽封腔室内涡系的形成、发展及相互作用规律、间隙泄漏损失的机理以及叶顶汽封结构参数对间隙泄漏流动的影响,建立叶顶间隙泄漏流涡系的不稳定性与汽流激振力脉动之间的联系,旨在揭示汽轮机叶顶间隙泄漏流的涡系结构和流动特性,以及间隙泄漏涡诱导汽流激振产生的机理。首先,对三种不同的密封结构下的叶顶泄漏流动进行了定常数值研究,细致分析叶顶汽封间隙涡动的细节和涡系相互作用的机理,研究叶顶间隙内涡系的发展变化情况,探寻叶顶间隙结构变化对叶顶泄漏涡动与耗散的影响规律,并给出了间隙泄漏流动所引起损失的定量分布。结果表明:叶顶汽封腔室内的流动呈现出复杂的周向螺旋状的涡动形态,调整叶顶汽封结构降低叶顶泄漏主要是对腔室泄漏涡周向速度的控制。其次,针对转子偏心后的叶顶汽封间隙非定常流场,采用实验和数值方法对叶顶汽封各腔室内的压力脉动进行比较,分析叶顶汽封泄漏流的不稳定性和变化规律。结果表明:在一周期内的偏心非定常流场中,平齿汽封和高低齿汽封腔室内各汽封腔室的汽流速度随时间呈现强-弱-强的周期性变化,但侧齿汽封腔室内大涡和围带壁面涡的影响范围也有周期性变化。说明叶顶端区的涡系越复杂,流场的不稳定性越明显。然后,将转子偏心引起的汽流激振力分成叶栅内的汽流激振力和汽封流场诱导的汽流激振力两部分来计算分析,理论计算叶栅内汽流激振力,得到适用于工程上的叶栅内汽流激振力简便计算方法。数值计算汽封流场诱导的汽流激振力,引入边界涡量流将叶顶汽封间隙流场与围带面的受力紧密联系起来,得到引起叶顶汽封汽流激振力变化的流场因素,用以分析不同汽封结构下腔室不均匀流场诱导的汽流激振力的变化规律。最后,采用时域分析、频谱分析手段寻求叶顶间隙泄漏流涡系演变与汽流激振力脉动之间的关联性。得到汽封间隙泄漏流的不稳定性诱导汽流激振力的结果:叶顶汽封偏心流场周向大、小间隙内压力波动幅值的差别最终导致了叶顶径向汽流激振力的脉动。而围带壁面涡的涡动引起的围带面边界涡量流分布规律的周期性改变,是引发叶顶横向汽流激振力波动的主要原因。本文的研究为揭示叶顶汽封间隙泄漏流诱导汽流激振力的机理,进一步提高汽轮机运行安全性与经济性提供了理论基础和参考依据。
刘智远[3]（2021）在《超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究》文中提出超临界二氧化碳（CO2）布雷顿循环具有效率高、设备紧凑、工质无污染等诸多优点,在核能、太阳能、余热利用等领域有广泛应用前景。CO2在临界点附近物性变化剧烈,这一特点对系统参数选取、控制、部件设计和实验具有重要影响。探究超临界CO2特殊物性对系统和压缩机的影响对设计高效、稳定的超临界CO2压缩机,提高超临界CO2布雷顿循环效率,实现超临界CO2布雷顿循环商业应用都有积极意义。为此,本文开展了超临界CO2离心压缩机进口参数对系统、压缩机的影响以及压缩机失速方面的研究。首先,针对现有系统研究对部件特性考虑较少的问题,开展了考虑部件可行性条件的超临界CO2布雷顿简单循环和再压缩循环分析,对比了不同约束强度下的超临界CO2循环效率和投资成本变化。研究发现,对于简单循环,随着限制条件的增强,最佳出口压力有减小的趋势,但最佳出口压力始终大于30MPa。当出口压力大于25MPa时,受可行性约束条件的影响,循环实际可实现效率比理论最高效率降低了约0.3-1个百分点。考虑部件可行性条件后,相应的投资成本增加0.02-0.05k$/kW,且最低投资成本对应的压缩机出口压力有所降低,介于22.5-30MPa之间;对于再压缩循环,理论最高效率总是高于考虑可行性条件后的可实现效率,最大偏差接近两个百分点,投资成本比简单循环增加了约0.01-0.5k$/kW。进一步地,从量纲分析出发,分析了影响压缩机特性的无量纲数。在保证运行无量纲参数相同的前提下,采用数值模拟和理论推导相结合的办法研究了进口等熵指数对压缩机气动特性的影响。研究表明,当机器马赫数和机器雷诺数不变,等熵指数的增大会降低负荷系数和叶轮出口马赫数,增大无量纲轴向推力、吸力面前缘马赫数和叶尖局部载荷。基于守恒定律和等熵关系的一维和准三维叶轮机械气体动力学方法论证了上述结果的可推广性。此外,雷诺数效应在超临界CO2离心压缩机的气动设计和实验中都是不可忽略的。再其次,分析了超临界CO2物性引起求解器发散的原因,改善了求解器收敛性,在此基础上开展了超临界CO2压缩机全通道非定常数值模拟研究。非定常计算得到的类气、类液进口状态下的结果均与实验结果符合良好。根据近失速点的模拟结果发现,IET超临界CO2离心压缩机是由泄漏流从部分叶片通道前缘溢流诱发的失速,具有很强的非轴对称性,并分析了周向波动数与叶片数的关联性。根据全周非定常结果,利用快速傅里叶变换获得了兆瓦级超临界CO2离心压缩机旋转不稳定性的周向传播速度。最后,在确定泄漏流和前失速先兆关联性以及诱发失速先兆机理的基础上,采用自循环机匣处理有效地控制了近失速点泄漏流强度,抑制了泄漏流与相邻叶片干涉,改善了叶尖堵塞状况,同时拓宽了压缩机失速裕度和堵塞裕度,为未来实现高效、高稳定性超临界CO2布雷顿循环提供了一条技术途径。
韩洁婷[4]（2021）在《斜流风机单音噪声特性及降噪方法研究》文中研究说明风机是当代最重要的动力装备之一,斜流风机因具有高流量、高效率等特点,已被广泛运用于化工、能源、建筑等领域。随着科学技术发展和人民生活水平的提升,能源资源短缺和噪声污染现象对斜流风机设计提出了更高要求,也标志着高性能、低噪声将成为斜流风机设计发展的重要方向。目前,斜流风机的气动性能优化研究已取得了较为丰富的成果,而气动噪声的研究内容仍不多见,如何降低气动噪声成为斜流风机的亟待解决的问题。其中单音噪声作为斜流风机气动噪声的主导成分,是降噪的主要目标,研究斜流风机的单音噪声产生、传播机理以及提出合理的降噪方法对控制风机气动噪声有重要意义和应用价值。本课题围绕斜流风机的单音气动噪声特性及其降噪研究展开,采用理论分析、数值模拟和实验验证等方法,对斜流风机单音气动噪声特性进行研究,分析斜流风机噪声源特征及其传播机理,从声源和声传播角度提出降噪方法,对不同方法及其降噪效果进行评估,为工程应用提供依据。论文的基本内容如下:（1）基于CFD数值计算方法对斜流风机内部流场进行了数值模拟,获得了相应的流场特征,分析了风机的流场结构和流动损失,通过实验验证了数值模拟结果的准确性。（2）基于Lighthill声类比理论建立了斜流风机的气动噪声计算模型,通过数值模拟方法获取了斜流风机的声场信息;利用其声场特征和流场特征,验证了斜流风机动静干涉导致的单音噪声产生机制。研究表明单音噪声主要声源是位于导叶前缘的非定常压力;研究了动静叶间距、倾斜导叶、掠型导叶等方法对噪声源及单音噪声的影响作用,分析了各种改型方法的降噪效果。（3）基于理论分析和实验的方法研究了斜流风机出口管道结构对气动噪声的影响。结果表明出口管道结构对气动噪声有明显的“截止”作用,选择合适的管道直径和动静叶数有助于提高管道截止频率、降低风机的气动噪声。本文针对斜流风机的单音噪声特性,分别从声源和声传播角度、利用理论分析、数值模拟、实验方法研究了后置导叶参数和出口管道结构对斜流风机气动噪声的影响作用,提出了适用于工业应用的降噪方法,为降低斜流风机低噪声设计方法提供了参考。
马建伟[5]（2020）在《超低负荷多级湿蒸汽透平非定常气动特性的数值研究》文中研究指明现有的多样化发电方式需要汽轮机机组灵活运行,这导致低压缸长期运行在低负荷工况,流场结构呈现非常复杂的三维流动,尤其是末级长叶片叶栅内的流动,会产生脱流、回流等现象,甚至进入鼓风状态运行,使得机组的经济性及安全性降低,因此研究低压缸小流量工况运行具有重要的工程意义。针对上述问题,本文以哈尔滨汽轮机厂有限责任公司提供的某典型汽轮机的几何参数,建立了低压缸多级叶栅分析计算模型,采用商业软件ANSYS-CFX进行数值计算,研究了极小流量工况条件下低压缸内部的流场结构,以及末级长叶片非定常气动与振动特性,为超临界和超超临界供热机组在深度调峰领域的发展奠定坚实的理论基础。首先对六级透平简化求解模型进定常计算,通过分析子午流场、S1流面流场、末级动叶表面流动情况、温度场分布和湿度分布等,考察了不同流量工况下低压缸湿蒸汽流动情况。结果表明,汽轮机低压缸在进入鼓风工况前的流动状态相对较好,当运行在极小流量工况下时,流场结构极其复杂,尤其是最末级叶栅内部的流动,相继出现了回流涡、分离涡、动静间隙涡。这些涡结构相互作用使得末级动叶表面的压力分布进行重构,经零压区向完全负压区发展。然后以六级透平定常计算结果为初场,采用CFX中的叶轮机械非定常计算方法TBR-TT进行非定常数值模拟,研究了该方法在超低负荷工况下多级湿蒸汽透平中模拟内部流场的可行性,并在多个进口流量工况下进行非定常数值模拟,研究了末级长叶片的非定常气动特性以及相应的流场旋涡结构作用机制。结果表明,该方法基于k-e湍流模型进行计算时,即使在小流量工况下,也能较快较好地收敛。汽轮机低压缸末级动叶所受的非定常流体激振力随着进口质量流量的减小出现先减小后增加的变化趋势,在小于2.83kg/s时出现了突增现象。研究发现,非定常激振力的这种变化规律主要受到末级动叶顶部区域非稳态流场结构的影响。最后,采用传统的非定常计算方法,基于SST湍流模型在建模通道数比为3:5:3:4的低压缸末两级简化计算模型中进行瞬态模拟。结果表明,在极小流量工况下,末级动叶表面静压监测信号中不仅包含末级静叶通过频率及其倍频,还在低频区域产生了不同幅值的尖峰和尖峰群。旋涡识别分析发现,叶根和叶中区域旋涡结构较为稳定,而叶尖区域由于间隙涡等因素在周向表现出明显的不均匀性,在鼓风工况点末级动叶叶顶区域出现沿周向传播的旋转不稳定现象。
田雨[6]（2019）在《涡轮级非定常气动性能优化研究》文中进行了进一步梳理气动设计作为轴流涡轮叶片设计的核心内容,直接关系到涡轮的效率、功率乃至运行的可靠性。随着轴流涡轮向着高效率、大功率以及经济紧凑的方向发展,对其气动性能也提出了更高的要求。近年来,基于CFD定常数值计算的叶片气动优化技术得到了广泛发展,但轴流涡轮内部流动本质上是非定常的,因此有必要开展基于非定常计算的轴流涡轮叶片气动优化设计。针对涡轮级非定常气动优化设计计算成本过高的问题,本文提出了一种适用于单排叶片非定常计算的“时间相关边界条件”方法,并通过LISA 1.5级涡轮验证了该方法的可行性,其主要思想为:通过在单排叶片进出口边界处施加随时间变化的非定常流场参数来模拟单排叶片上下游的非定常效应,从而合理地对单排叶片进行非定常数值计算。本文首先对LISA 1.5级涡轮进行了非定常数值计算,并与实验结果进行比较,发现非定常数值计算能够准确地模拟出涡轮内部真实的流动情况。随着上游叶片排尾迹向下游叶片排扩散,并与主流掺混,加上动静叶片排相对运动的影响,使得各叶片排沿轴向的非定常现象逐渐增强。随后开发了叶片积叠线参数化程序,并将其与单排叶片三维非定常数值计算进行集成,采用拉丁超立方试验设计方法和多目标遗传算法,搭建了基于非定常计算的气动优化设计平台。基于搭建成功的气动优化平台,对LISA 1.5级涡轮第二级静叶的周向积叠线进行了气动优化设计,优化目标为在约束流量和压比的条件下,总压损失系数最小,经优化得到一正弯叶片。将最优叶片与原涡轮的第一级组成新的1.5级涡轮,并对其进行非定常数值计算,结果表明:优化后1.5级涡轮的等熵效率提高了0.629%,同时第二级静叶总压损失系数减少了12.095%,叶片通道内部负荷上移,叶根处损失显着减少,涡轮高效工作范围有所拓宽。本文搭建的非定常气动优化平台旨在降低涡轮叶片非定常数值模拟及非定常气动优化的计算成本。
栾亨宣[7]（2017）在《对旋风机内非定常流动和振动噪声特性研究》文中指出叶轮机械在国民经济和国防建设中占有举足轻重的地位,发展叶轮机械是我国的长期战略任务。在高效、安全、低噪、环保等方面的迫切需求下,对旋技术作为一项重要气动技术受到业界广泛关注。基于定常理论的对旋风机气动设计方法的局限性已经非常明显,因此,深入研究对旋风机内部非定常复杂流动具有重要意义。本文针对对旋风机内复杂非定常流动问题,详细研究了两级转子叶顶区和动-动干涉作用下的非定常流场,并进一步分析了对旋风机的叶片振动和气动噪声特性。针对对旋风机内复杂非定常流动问题,本文采用SST 湍流模型求解定常和非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,开展了数值模拟研究,并以NASA Rotor37为例验证了数值模拟方法。本文研究了对旋风机内叶顶间隙流动机制,首先,针对两级转子叶顶泄漏流非定常特性的研究发现,前级转子叶顶泄漏涡的流动具有周期性,使得其叶片前缘负荷出现“弱强交替”的周期性变化;后级转子叶顶泄漏涡的流动无周期性,使得其叶片前缘负荷一直较大。在叶顶堵塞作用影响下,前级转子和后级转子的叶顶二次涡存在此消彼长的关系。其次,针对两级转子叶顶泄漏流三维空间结构的研究发现,在设计工况下,两级转子叶顶泄漏涡均能较好卷吸形成旋涡结构;在近失速工况下,两级转子的叶顶二次泄漏流动现象严重,前级叶顶泄漏流的旋涡结构消失,后级叶顶泄漏流的旋涡结构相对明显,后级还存在前缘溢流现象。在以上基础上,本文研究了变转速匹配方案对失速边界和叶顶间隙流场的影响。发现在变转速匹配方案中,单独改变前级转速,对于风机的失速边界和叶顶间隙流场的影响更大。随着两级转速比（后级转速与前级转速之比）的增大或减小,失速边界对应的流量减小。在近失速工况下,单独改变后级转速时,对两级转子叶顶间隙流场影响不大;单独改变前级转速时,对两级转子叶顶间隙流场影响较大,前级叶顶泄漏流流场得到改善,后级叶顶泄漏流流场恶化。基于对旋风机内部强烈的动-动干涉作用,本文研究了风机内部的非定常效应,详细研究了动-动干涉对流场非定常特性的影响。研究结果表明:非定常效应使得前级转子的流动损失增加,使得后级转子的流动损失减小。其中,上游尾迹对于抑制后级流动损失起到积极作用,得益于尾迹恢复效应和负射流作用。随着轴向间隙增加,非定常效应减弱,流动损失基本不受非定常效应的影响。本文研究非定常气动力发现,势流干扰对前级气动力的影响强于上游尾迹和势流干扰对后级气动力的影响。当流量减小时,两级非定常气动力的平均值和波动幅度均增大,后级气动力受流量的影响更加明显。当轴向间隙增大时,两级非定常气动力的平均值变化很小,但波动幅值变化较大。本文研究两级流场非定常性发现,对于前级转子,势流干扰使得静压非定常性较强的区域位于叶片压力面靠近尾缘一侧;对于后级转子,在尾迹和势流的影响下,叶片前缘的静压非定常性十分强烈。在不同轴向间隙下,两级监测点的静压波动主频均对应叶片通过频率,在轴向间隙为0.3 chord（0.3倍的前级叶根处弦长）时,两级静压波动幅值最大,分频幅值也较大。本文基于有限元和边界元方法,针对对旋风机的叶片振动和气动噪声特性进行了研究。研究表明,叶片固有特性主要受到离心惯性载荷的影响。在设计工况下,前级转子的前6阶固有频率大于后级转子的固有频率。相比于后级转子,前级转子叶片固有特性受到施加载荷的影响更大。当流量增大时,两级叶片的总变形和最大等效应力均逐渐减小,流量对于后级叶片的变形和等效应力特性的影响更大。轴向间隙对于两级叶片的固有频率、等效应力和变形分布特征影响较小,对两级叶片的最大总变形有一定影响。对旋风机的辐射噪声声压级随着轴向间隙增大而减小,分别在0.5 chord和1.1 chord轴向间隙时,声压级有较大程度的减小。总体上,对旋风机的轴向间隙越大,其气动噪声水平越低。综合考虑风机气动性能和气动噪声特性,本文研究的对旋风机最适合的轴向间隙为 0.5 chord。
张宏涛[8]（2015）在《汽封与平衡孔对透平级气动性能影响的数值研究》文中研究指明提高透平机械运行效率一直是国内外同行努力追求的目标。大功率蒸汽透平高中压缸内的蒸汽工质具有高品质能量,他们在通过由静动叶列组成的一系列级时转换为有用功。由于流动过程的不可逆性,必然产生能量损失,包括叶型损失、二次流损失、掺混损失和泄漏损失等,统称为工质的功率损耗。对于高中压缸,统计数据表明,通过动静部件间隙工质泄漏造成的功率损耗占总功率损耗的51%。因此,在蒸汽透平研究领域,探索新型高性能汽封、平衡孔及其与相关密封装置的匹配设计,降低泄漏流量及其对主流的干扰,改善汽轮机通流部分的气动性能,是研究人员面临的主攻课题之一。迷宫汽封是目前汽轮机和燃气轮机广泛应用的传统密封装置。经过长期工程实践,专业人员对其结构特点和密封原理以及与平衡孔的匹配准则,都已深入掌握。本文拟通过数值模拟实际汽轮机高压级迷宫密封的成熟设计,一方面将相同条件下的泄漏量及相关参数轴向力和摩擦扭矩等作为比较基础,另一方面认识密封装置内部流场的流动特性以及与平衡孔和相关密封结构的匹配设计理念,为新型薄叶汽封在透平级中的应用研究提供思路。本文数值模拟采用CFX商业软件。考虑到汽封装置通过气体的流量低、通流面积大/小倍数高、流动参数变化剧烈和局部结构改变突然等特点,忽略倒圆等对流动影响不大的细微结构,采用结构化和非结构化网格相结合的方法,分区划分流动域的计算网格,建立了适于扑捉流场详细信息的计算模型。分别数值模拟了设置迷宫汽封和薄叶汽封的高压级隔板流场结构,对比分析了两种汽封的工作原理、封严效果和运行特性。迷宫汽封的流动过程由一系列串联的等于汽封齿数的逐步加深的节流过程组成,它借助转子的凸台与比齿顶间隙大得多的空腔,使汽流多次折转并形成复杂涡系,强化动能耗散为热能,从而增大对泄漏汽体的阻抗,降低泄漏量。但是,迷宫汽封是非接触式密封,齿顶与转子之间的间隙难于控制,特别是当汽轮机组启停机通过临界转数时,转子较大振动会提高间隙,致使泄漏损失增加。薄叶汽封内的流动由沿周向并列的等于薄叶数的节流过程组成,泄漏气体以层流状态通过相邻薄叶间隙,所受压差驱动力小于薄叶的粘性阻力,气体密度下降,流速变化不大。在相同条件下,薄叶汽封的泄漏量是迷宫汽封的1/3,同时降低了对转子的摩擦扭矩。特别是在密封效果相同的条件下,占有小得多的轴向尺寸,并且具有良好的自适应能力,能够自我调节加工安装误差,运行时靠气动力的作用上抬,与转子表面形成间隙,而且上抬量愈大,密封性愈好。即使与转子碰摩,也会磨损薄叶形成所需间隙,而不损伤转子。通过有无平衡孔和纯流道三个一级半高压透平计算方案的数值模拟和计算结果的对比分析,研究了迷宫汽封与平衡孔匹配设计准则。该一级半透平隔板和动叶叶冠采用转子带凸台的长短齿迷宫汽封,级内轴向间隙设置动叶轮缘凸起和隔板凹下的简单密封,并在动叶叶轮上匹配设置了平衡孔。数值结果表明,由于这种传统成熟迷宫汽封与平衡孔设计考虑了各泄漏部位前后压差与流动方向的匹配,使得动叶前后轴向间隙从主流吸入微量气体,后继静叶隔板汽封泄漏量稍大于平衡孔和级后轴向间隙漏汽量之和,不仅降低了级的泄漏损失,而且抑制了泄漏流动对主流的扰动。开发薄叶汽封与平衡孔及其它密封结构如何匹配设计,才能发挥薄叶汽封的密封先进性,首先数值模拟了使用薄叶汽封替换一级半透平中的隔板和叶冠迷宫汽封对级气动性能的影响。模拟结果发现,由于主流由动叶轮缘前间隙大量向轴向间隙泄漏,通过平衡孔的级泄漏量不但没有降低,反而强化了对动叶后主流的干扰。综合迷宫汽封和平衡孔匹配设计准则与本算例给予的启示,在叶轮轮缘前轴向间隙匹配设置了带台阶的高低齿五齿迷宫密封,并将后继静叶隔板薄叶汽封泄漏量调整到稍大于平衡孔与级后轴向间隙漏汽量之和。数值结果表明,经过匹配设计的薄叶汽封密封装置与迷宫汽封比较,级的泄漏量下降2.5倍,并且抑制了泄漏流动对主流的干扰,致使级等熵效率提高了近1%,轴向力下降7.6%。
杨彤[9]（2014）在《计及动静干涉的涡轮气动性能变化及其诱发振动机理研究》文中认为随着对航空发动机性能要求的不断提高，对涡轮气动设计也提出了更高的要求。目前，已有涡轮设计部门在进行设计时考虑动静干涉效应的影响，并成功提高了大型客机低压涡轮的气动载荷。但由于非定常计算周期长、以往设计中的惯性思维等因素的存在，尽管非定常气动机理研究取得不少的进展，但大多数涡轮气动设计仍欠于或没有考虑非定常效应的影响。同时，周期性的非定常效应不仅在某种程度上改变叶片的气动性能，同时也对叶片振动与噪声有重要影响。为了促进在涡轮设计中考虑非定常动静叶干涉，本文通过定常与非定常计算的对比与分析，从气动、振动与噪声三个方面研究设计中考虑加入干涉效应影响的重要性和必要性，同时在一些问题上进一步研究了动静叶干涉机理。首先，在保证了数值方法可靠性的基础上，对某高负荷低压涡轮进行了定常和非定常条件下的数值模拟，并将计算结果进行了对比分析，表明定常和非定常时均值计算结果存在差异，并说明了造成这种差异的原因，并指出上游二次流对下游端区二次流损失具有抑制作用；给出了动静干涉效应影响下游动叶表面压力波动的主要因素，并详细分析了这些因素在动叶不同叶高截面上的影响力。然后，对不同轴向间距条件下动静干涉效应的变化进行了分析，给出了轴向间距变化与势流干涉、二次流掺混的变化规律，并对上游二次流对下游端区二次流损失的抑制作用进行了机理分析，得出了端区动量掺混导致的“逆效应”现象。接着，对动叶叶顶间隙变化对动静干涉效应的影响进行了研究，结果表明随着叶顶间隙的增加，泄漏损失将取代动静干涉效应成为叶顶主要的能量损失，且其影响范围也将沿叶高逐渐向叶根方向延伸；与此同时，动静干涉效应对叶顶泄漏流动具有明显的影响，它使得叶顶泄漏流动发生周期性变化。由于上级各列叶栅内的非定常效应和集中涡系结构对下级各列叶栅的影响更加复杂，仅仅只对单级进行分析显然是不够的。因此，本文对某两级高压涡轮进行了数值模拟，分析了定常和非定常条件下气动性能的变化，证实了“逆效应”现象在高压涡轮级中的存在；详细分析了动静干涉条件下各列叶栅集中涡系结构的生成、发展以及对下列叶栅的影响等情况，并发现了在此涡轮模型下，通道涡将端区二次流诱导至其上方形成诱导涡的流动现象；并通过减小背压的方法，研究了势流干涉对叶片表面压力波动的影响情况。最终明确了叶片表面压力波动的变化情况和影响因素。为了进一步说明动静干涉效应的重要性，本文对周期性非定常压力脉动诱发的叶片振动进行了研究工作。通过对动静干涉引起的压力变化与叶片受力之间的关系进行研究，给出了非定常作用力模型；采用此模型对非定常气动力作用下涡轮叶栅的振动情况进行了模拟分析，给出了动、静叶的振动极值出现位置；对非定常力诱发的离散噪声进行了分析，确定了级间势流干涉和叶顶泄漏流动是涡轮叶栅内部主要噪声源。最后，本文对叶片表面压力脉动的控制方法展开了研究。采用增加轴向间距和第一级静叶采用正弯叶片造型的方法对涡轮叶片非定常压力脉动进行控制。结果表明两种方法对减小涡轮叶片表面压力脉动都是有益的，但作用机理和影响范围则是不同的。增加轴向间距是通过减弱动静干涉效应来达到减小压力脉动的作用，其作用主要体现在上游静叶尾缘，对下游动叶前缘也有一定改善，然而对于叶顶泄漏引起的压力脉动则无能为力；采用正弯叶片则是通过改变静叶出口的位流场与尾迹流动分布状态，减小动静叶栅相互作用，起到减少压力脉动的效果。总之，上述工作进一步的说明了在涡轮设计中考虑动静叶干涉效应影响的重要性和必要性，同时对动静干涉效应的一些机理进行了新的探讨，应是促进涡轮考虑动静干涉非定常设计的一个有新意的工作。
石,丰镇平[10]（2012）在《一级半轴流式透平级内部若干非定常流动现象的试验研究》文中研究表明设计研制了具有亚音速透平高压级气动特性的一级半轴流式试验透平,采用试验方法对时序效应、叶栅壁面非定常静压幅频特性以及动叶出口非定常速度场进行了研究。结果表明:时序效应具有改善轴流式透平气动性能的潜力;动、静叶排压力有势场干涉引发的基频信号和上游静叶尾迹片段引发的两阶倍频信号,构成了第二列静叶壁面静压非定常分量的基本频率特征,其间还伴随高达六阶的倍频信号,主要由动叶尾缘高频脱落的涡街扰动产生;尚未完成掺混的第一列静叶尾迹片段出现在动叶出口,由其引发的负射流显着改变了动叶出口局部位置处的气流偏转角。
二、动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响（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、动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响（论文提纲范文）
（1）压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 透平内部流场及旋涡结构 |
| 1.2.1 稳态流场结构 |
| 1.2.2 非稳态流场结构 |
| 1.3 透平内部损失机制 |
| 1.3.1 级损失分析 |
| 1.3.2 物理量协同性分析 |
| 1.4 透平内部流动实验研究进展 |
| 1.4.1 轴流式透平 |
| 1.4.2 向心式透平 |
| 1.4.3 小结 |
| 1.5 透平内部流动数值研究进展 |
| 1.5.1 轴流式透平 |
| 1.5.2 向心式透平 |
| 1.5.3 小结 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 透平数值计算方法 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 研究对象 |
| 2.2.1 轴流式透平 |
| 2.2.2 向心式透平 |
| 2.3 网格划分与计算设置 |
| 2.4 计算验证 |
| 2.4.1 网格无关性验证 |
| 2.4.2 数值验证 |
| 2.5 本章结论 |
| 第3章 透平内部流动及损失机制的数值研究 |
| 3.1 流动及损失分析方法 |
| 3.2 轴流式透平 |
| 3.2.1 动叶叶顶间隙流型 |
| 3.2.2 动叶叶顶间隙损失机制 |
| 3.3 向心式透平 |
| 3.3.1 闭式叶轮内部损失机制 |
| 3.3.2 闭式叶轮出口损失机制 |
| 3.4 本章结论 |
| 第4章 透平内部流动及损失机制的物理量协同分析 |
| 4.1 透平间隙泄漏的协同分析 |
| 4.1.1 速度-压力梯度协同关系 |
| 4.1.2 轴流式透平叶顶间隙泄漏 |
| 4.1.3 闭式向心透平轮盖空腔泄漏 |
| 4.2 透平损失机制的协同分析 |
| 4.2.1 速度-速度梯度协同关系 |
| 4.2.2 轴流式透平内部损失 |
| 4.2.3 向心式透平内部损失 |
| 4.3 本章结论 |
| 第5章 向心透平全工况实验研究 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.1.1 膨胀机闭式循环实验台 |
| 5.1.2 数据采集仪器及系统 |
| 5.1.3 闭式向心透平样机 |
| 5.1.4 实验工况 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 测量不确定度 |
| 5.2.2 集气室流场不均匀性 |
| 5.2.3 轮盖空腔泄漏特性 |
| 5.2.4 叶轮出口损失特性 |
| 5.3 本章结论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 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 |
（2）汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 本课题国内外的研究动态 |
| 1.2.1 叶顶间隙泄漏流动的研究现状 |
| 1.2.2 汽流激振的研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究的总结 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流动计算模型 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 划分网格 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 建立并求解离散方程组 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流的空间演化规律分析 |
| 3.1 叶顶间隙区域泄漏流动特性 |
| 3.1.1 数值计算结果验证 |
| 3.1.2 叶顶汽封内流场结构分析 |
| 3.1.3 叶顶汽封腔室内涡核位置分析 |
| 3.1.4 转子偏心对叶顶汽封内流场结构影响分析 |
| 3.2 叶顶间隙区域泄漏流与主流掺混行为研究 |
| 3.2.1 动叶出口流场 |
| 3.2.2 动叶出口掺混行为 |
| 3.3 叶顶间隙区域泄漏损失研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流的不稳定性分析 |
| 4.1 转子未偏心时叶顶汽封内非定常流动的数值分析 |
| 4.1.1 转子未偏心时叶顶汽封内的非定常流场结构 |
| 4.1.2 转子未偏心时叶顶汽封内涡核位置运动规律 |
| 4.1.3 转子未偏心时叶顶泄漏量的波动规律 |
| 4.1.4 转子未偏心时叶顶汽封内周向压力分布规律 |
| 4.2 转子偏心时叶顶汽封内非定常流动的数值分析 |
| 4.3 转子偏心时叶顶汽封内的压力脉动分析 |
| 4.3.1 叶顶汽封腔室内压力脉动实验分析 |
| 4.3.2 叶顶汽封腔室内压力脉动数值分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 汽轮机叶顶间隙汽流激振力分析 |
| 5.1 叶栅内的汽流激振力的理论分析 |
| 5.1.1 转子偏心时叶栅内汽流激振力计算分析 |
| 5.1.2 不同形式汽封下的叶栅内汽流激振力分析 |
| 5.2 叶顶汽封汽流激振力的数值分析 |
| 5.2.1 转子偏心对叶顶汽封横向汽流激振力的影响 |
| 5.2.2 边界涡量流分析方法简介 |
| 5.2.3 转子偏心对边界涡量流的影响 |
| 5.2.4 转子偏心对叶顶汽封径向汽流激振力的影响 |
| 5.3 叶顶汽封内涡动诱导汽流激振力脉动规律分析 |
| 5.3.1 围带面边界涡量流的非定常变化规律分析 |
| 5.3.2 叶顶汽封横向汽流激振力的脉动规律分析 |
| 5.3.3 围带面压力的非定常变化规律分析 |
| 5.3.4 叶顶汽封径向汽流激振力的脉动规律分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景与意义 |
| 1.1.1 超临界CO_2工质特性 |
| 1.1.2 超临界CO_2布雷顿循环特性 |
| 1.1.3 超临界CO_2离心压缩机特性 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超临界CO_2循环系统研究 |
| 1.2.2 超临界CO_2压缩机数值模拟方法研究 |
| 1.2.3 超临界CO_2压缩机进口参数影响研究 |
| 1.2.4 泄漏流与压缩机失速关联性的研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2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 湍流模型及壁面函数 |
| 2.2.3 时间项和空间项的离散方法 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.2.5 物性处理方法及潜在问题处理 |
| 2.3 模型验证 |
| 2.3.1 Sandia压缩机整级实验验证 |
| 2.3.2 IET压缩机实验验证 |
| 2.3.3 超临界CO_2双齿密封实验验证 |
| 2.3.4 超临界CO_2 Laval喷管流动验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超临界CO_2压缩机进口热力参数对循环效率和经济性影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 循环热力学模型 |
| 3.3 部件模型 |
| 3.3.1 叶轮机械模型 |
| 3.3.2 换热器模型 |
| 3.4 约束条件 |
| 3.5 结果和讨论 |
| 3.5.1 简单循环结果 |
| 3.5.2 再压缩循环结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超临界CO_2压缩机进口等熵指数对压缩机气动特性影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本算例 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 特性曲线 |
| 4.3.2 叶轮内流场 |
| 4.4 真实气体动力学分析 |
| 4.4.1 叶轮机械内气体动力学函数 |
| 4.4.2 出口马赫数 |
| 4.4.3 叶表马赫数与载荷 |
| 4.5 基于MWe级离心叶轮的验证 |
| 4.6 结论 |
| 第5章 超临界CO_2压缩机泄漏流与前失速先兆关联性的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 近失速工况模拟及验证 |
| 5.2.1 计算设置 |
| 5.2.2 近失速点实验结果对比 |
| 5.3 超临界CO_2离心压缩机失速机理分析 |
| 5.3.1 超临界CO_2压缩机泄漏流主流交界面分析 |
| 5.3.2 基于堵塞因子的超临界CO_2压缩机失速机理分析 |
| 5.3.3 基于能量梯度理论的超临界CO_2压缩机失速机理分析 |
| 5.4 超临界CO_2压缩机泄漏流与非轴对称流场关联性 |
| 5.5 结论 |
| 第6章 超临界CO_2压缩机泄漏流被动控制与扩稳研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 自循环机匣设计 |
| 6.3 计算设置 |
| 6.4 计算结果分析 |
| 6.4.1 特性曲线 |
| 6.4.2 原堵塞流量对比 |
| 6.4.3 原近失速流量对比 |
| 6.5 结论 |
| 第7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 |
| 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）斜流风机单音噪声特性及降噪方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写、符号清单、术语表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 风机研究现状 |
| 1.2.2 风机气动噪声研究现状 |
| 1.2.3 非均匀定常流动单音噪声的研究现状 |
| 1.2.4 叶片表面非定常压力与噪声的关系 |
| 1.2.5 风机气动噪声优化途径介绍 |
| 1.3 本文研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 斜流风机内流特性数值模拟及实验验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风机流场基本控制方程 |
| 2.3 风机流场结构计算模型 |
| 2.3.1 风机结构参数 |
| 2.3.2 风机主要性能参数 |
| 2.4 风机流场数值模拟分析 |
| 2.4.1 数值计算模型建立 |
| 2.4.2 网格划分及网格无关性验证 |
| 2.4.3 初始条件及求解方法 |
| 2.4.4 性能计算结果 |
| 2.4.5 风机内流特性分析 |
| 2.5 风机气动性能实验结果及数值方法验证 |
| 2.5.1 实验装置 |
| 2.5.2 结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 斜流风机气动噪声数值模拟及实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 气动声学理论 |
| 3.2.1 Lighthill声类比理论 |
| 3.2.2 Curle方程 |
| 3.2.3 Ffowcs Williams-Hawkings方程 |
| 3.3 气动噪声数值计算方法 |
| 3.3.1 直接CAA方法 |
| 3.3.2 混合CAA方法 |
| 3.4 风机气动噪声数值模拟分析 |
| 3.4.1 风机气动噪声数值计算模型 |
| 3.4.2 噪声测点 |
| 3.4.3 风机气动噪声数值模拟 |
| 3.4.4 气动噪声计算结果及分析 |
| 3.5 风机气动噪声实验测试 |
| 3.5.1 实验装置 |
| 3.5.2 结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 后置导叶对单音噪声及非定常压力影响数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风机单音噪声的产生机理 |
| 4.3 风机气动噪声及叶片表面非定常压力分析 |
| 4.3.1 风机气动噪声分布 |
| 4.3.2 风机叶片非定常压力分析 |
| 4.3.3 叶片表面非定常压力产生机制及风机噪声源分析 |
| 4.4 动静叶间距对非定常压力及噪声影响的研究 |
| 4.4.1 动静叶间距定义及模型参数 |
| 4.4.2 动静叶间距对单音噪声的影响研究 |
| 4.4.3 动静叶间距对非定常压力的影响研究 |
| 4.5 倾斜导叶对非定常压力及噪声影响的研究 |
| 4.5.1 倾斜导叶定义及模型参数 |
| 4.5.2 倾斜导叶对单音噪声的影响研究 |
| 4.5.3 倾斜导叶对非定常压力的影响研究 |
| 4.6 掠型导叶对非定常压力及噪声影响的研究 |
| 4.6.1 掠型导叶定义及模型参数 |
| 4.6.2 掠型导叶对单音噪声的影响研究 |
| 4.6.3 掠型导叶对非定常压力的影响研究 |
| 4.7 本章总结 |
| 第5章 后置导叶数及管道结构对气动噪声的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 后置导叶数对风机气动性能及噪声影响的研究 |
| 5.2.1 导叶数目对风机气动性能的影响 |
| 5.2.2 导叶数目对风机气动噪声的影响 |
| 5.2.3 导叶数目对非定常压力的影响研究 |
| 5.3 出口管道结构对风机气动噪声影响的研究 |
| 5.3.1 管道声模态理论 |
| 5.3.2 出口管道模型参数及实验设计 |
| 5.3.3 出口管道及动静叶片数对风机气动噪声的影响研究 |
| 5.3.4 出口管道长度对风机气动噪声的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）超低负荷多级湿蒸汽透平非定常气动特性的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 叶轮机械非定常计算方法研究 |
| 1.3 低负荷湿蒸汽流场特性研究现状 |
| 1.3.1 理论研究 |
| 1.3.2 实验研究 |
| 1.3.3 数值模拟研究 |
| 1.4 涡激振动研究现状 |
| 1.5 国内外文献综述简析 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体控制方程 |
| 2.3 数值计算的湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-?湍流模型 |
| 2.3.2 标准k-ω湍流模型 |
| 2.3.3 SST湍流模型 |
| 2.4 交界面设置 |
| 2.4.1 混合平面交界面 |
| 2.4.2 冻结转子法 |
| 2.4.3 瞬态转子定子交界面 |
| 2.5 多级非定常计算方法介绍及初步验证 |
| 2.5.1 TBR瞬态模型介绍 |
| 2.5.2 计算方法的敏感性验证 |
| 2.6 湍流模型的对比分析与选取 |
| 2.6.1 收敛性对比 |
| 2.6.2 非定常脉动载荷预测对比 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 汽轮机低压缸末六级叶片通道的定常计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算区域及网格划分 |
| 3.3 初始条件和边界条件 |
| 3.4 低压通流流场结构分析 |
| 3.4.1 鼓风工况的确定 |
| 3.4.2 通流区域子午流场及脱流高度的变化规律 |
| 3.4.3 各工况叶栅流场结构的刻画 |
| 3.4.4 温度场分析 |
| 3.4.5 湿度分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 低压通流部分六级流场非定常计算与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法说明 |
| 4.3 计算收敛情况确认 |
| 4.4 汽轮机级内非定常流动特性分析 |
| 4.4.1 叶片非定常气动力特性分析 |
| 4.4.2 叶片载荷脉动特征分析 |
| 4.4.3 超低负荷低压末级动叶栅三维流动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 低压通流部分两级流场非定常计算与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值计算模型的建立及网格划分 |
| 5.3 末级转子叶片气流激振力及频谱分析 |
| 5.4 旋涡结构识别与分析 |
| 5.4.1 Q准则识别旋涡结构 |
| 5.4.2 二次流线 |
| 5.4.3 螺旋度法 |
| 5.5 S3流面湍动能分析 |
| 5.6 叶顶流动结构诱导不稳定原理分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）涡轮级非定常气动性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡轮内部非定常流动现象研究现状 |
| 1.2.2 叶片气动优化设计研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 数值计算方法及优化平台集成 |
| 2.1 ANSYS-CFX软件简介 |
| 2.2 CFD数值计算方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 网格划分 |
| 2.2.4 交界面处理方式 |
| 2.2.5 非定常数值计算方法 |
| 2.3 优化设计平台集成 |
| 2.3.1 试验设计 |
| 2.3.2 优化方法 |
| 2.3.3 优化平台搭建 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 LISA 1.5级涡轮非定常现象研究 |
| 3.1 叶型简介 |
| 3.2 数值计算 |
| 3.3 计算结果分析 |
| 3.3.1 总体气动性能分析 |
| 3.3.2 叶排与尾迹的干涉 |
| 3.3.3 各叶排非定常特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 “时间相关边界条件”方法论述及验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 “时间相关边界条件”方法简介 |
| 4.3 “时间相关边界条件”方法验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于非定常计算的单排静叶周向积叠线气动优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 优化算例 |
| 5.3 优化结果分析 |
| 5.3.1 优化叶片单排非定常气动性能分析 |
| 5.3.2 优化叶片在1.5级环境中气动性能分析 |
| 5.3.3 优化前后1.5级涡轮特性曲线分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）对旋风机内非定常流动和振动噪声特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 轴流式风机内部流动的研究综述 |
| 1.4 叶轮机械的叶片动力特性及气动噪声研究综述 |
| 1.5 本文主要的研究工作 |
| 2 数值模拟方法 |
| 2.1 计算流体力学数值模拟方法 |
| 2.2 流固耦合数值模拟方法 |
| 2.3 数值模拟方法的验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 对旋风机叶顶泄漏流特性及其对失速边界的影响 |
| 3.1 研究对象和研究方法 |
| 3.2 对旋风机叶顶泄漏流非定常特性分析 |
| 3.3 对旋风机叶顶泄漏流的三维空间结构 |
| 3.4 转速匹配对叶顶泄漏流和失速边界的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 对旋级间动-动干涉的非定常数值研究 |
| 4.1 研究方案 |
| 4.2 设计工况点动-动干涉的非定常效应 |
| 4.3 流量变化对动-动干涉的影响 |
| 4.4 轴向间隙对动-动干涉的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 对旋风机叶片振动与气动噪声特性研究 |
| 5.1 对旋风机振动特性分析 |
| 5.2 轴向间隙对于对旋风机气动噪声的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间主要成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）汽封与平衡孔对透平级气动性能影响的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 透平机械典型密封装置及其研究现状 |
| 1.2.1 迷宫式密封 |
| 1.2.2 薄叶式汽封 |
| 1.2.3 蜂窝汽封 |
| 1.2.4 刷式汽封 |
| 1.3 平衡孔及其应用研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 数值模拟软件介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值模拟软件CFX |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 计算方法 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 转捩模型 |
| 2.2.5 壁面函数 |
| 2.2.6 边界条件处理 |
| 2.2.7 前处理与后处理 |
| 2.3 计算方法数值验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 迷宫与薄叶汽封流场及泄漏特性数值分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 迷宫汽封的数值研究 |
| 3.2.1 迷宫汽封模型及数值模拟方法 |
| 3.2.2 流场分析 |
| 3.3 薄叶式汽封的数值模拟 |
| 3.3.1 薄叶汽封模型及计算方法 |
| 3.3.2 流场结构分析 |
| 3.3.3 泄漏流量与摩擦扭矩的变化 |
| 3.4 两种形式汽封结构与密封特性的对比分析 |
| 3.4.1 结构特点的对比 |
| 3.4.2 密封机理和封严性的对比 |
| 3.4.3 两种汽封内流动特性的对比 |
| 3.4.4 封严性影响因素的比较 |
| 3.4.5 对轴扭矩的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 迷宫式汽封及平衡孔在透平级中的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模拟模型及计算方案 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 密封结构 |
| 4.2.3 网格划分 |
| 4.2.4 边界条件 |
| 4.2.5 计算方案 |
| 4.3 静叶隔板汽封齿附近的流动 |
| 4.4 动叶顶部间隙内的流动 |
| 4.5 平衡孔附近的流动 |
| 4.6 总体参数对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 薄叶汽封应用于透平级的匹配特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算模型及计算方法 |
| 5.2.1 几何模型及计算方案 |
| 5.2.2 密封结构 |
| 5.2.3 网格划分 |
| 5.2.4 边界条件及各区域连接界面 |
| 5.3 计算方案可行性分析 |
| 5.3.1 不同静叶隔板汽封对通流特性的影响 |
| 5.3.2 不同动叶叶顶汽封对通流特性的影响 |
| 5.4 薄叶汽封和平衡孔的匹配设计 |
| 5.4.1 在级内轴向间隙设置汽封 |
| 5.4.2 薄叶汽封透平级泄漏流动特性分析 |
| 5.4.3 主流流场性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）计及动静干涉的涡轮气动性能变化及其诱发振动机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 符号表 |
| 目录 |
| Contents |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 叶轮机械内部的真实流动 |
| 1.2.1 叶轮机械内部非定常流动 |
| 1.2.2 动静干涉的研究现状 |
| 1.3 叶轮机械非定常气动计算方法的发展 |
| 1.3.1 非定常流动数值模拟发展情况 |
| 1.3.2 时间模拟的数值方法 |
| 1.3.3 周期性非定常数值模拟交界面的处理方法 |
| 1.3.4 相位延迟算法介绍 |
| 1.4 叶轮机械气动设计发展与三维计算分析 |
| 1.4.1 叶轮机气动设计体系发展简述 |
| 1.4.2 涡轮三维气动计算分析 |
| 1.5 国外非定常研究现状 |
| 1.5.1 实验方法的发展 |
| 1.5.2 非定常数值方法的发展 |
| 1.6 国内涡轮非定常研究现状 |
| 1.7 论文主要内容 |
| 第2章 数值方法及可靠性验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 低压涡轮数值计算方法 |
| 2.2.2 高压涡轮数值计算方法 |
| 2.2.3 Workbench简介 |
| 2.3 数值方法的可靠性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 动静干涉效应对高负荷涡轮气动参数的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值方法与数据处理 |
| 3.2.1 数值方法 |
| 3.2.2 数据处理方式 |
| 3.3 定常与非定常下计算结果分析 |
| 3.3.1 一维总体参数分析 |
| 3.3.2 沿叶高参数分析 |
| 3.3.3 型面压力分布 |
| 3.4 动静干涉效应对叶片表面非定常脉动的影响 |
| 3.4.1 动静干涉对叶片表面压力脉动的影响因素 |
| 3.4.2 动静干涉对不同叶高截面上非定常脉动的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 轴向间距和叶顶间隙对动静干涉效应的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴向间距变化对动静干涉效应的影响 |
| 4.2.1 不同轴向间距下总体性能参数的变化 |
| 4.2.2 不同轴向间距下气流角的变化 |
| 4.2.3 不同轴向间距下能量损失系数的变化 |
| 4.2.4 不同轴向间距下型面压力分布的变化 |
| 4.3 动叶叶顶间隙变化对动静干涉效应的影响 |
| 4.3.1 不同叶顶间隙下总体性能参数的变化 |
| 4.3.2 不同叶顶间隙下动叶进出口参数的变化 |
| 4.3.3 不同叶顶间隙下能量损失系数的变化 |
| 4.3.4 不同叶顶间隙下型面压力分布的变化 |
| 4.3.5 不同叶顶间隙下动叶顶部吸力面侧涡系结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 动静干涉下高压涡轮非定常气动性能与涡系结构分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 几何模型 |
| 5.3 动静干涉下涡轮级非定常气动性能分析 |
| 5.3.1 等熵效率与质量流量对比 |
| 5.3.2 设计工况叶片表面非定常压力脉动 |
| 5.3.3 设计工况能量损失系数沿叶高分布 |
| 5.3.4 涡轮叶栅非定常熵云图 |
| 5.4 动静干涉下集中涡系结构分析 |
| 5.4.1 叶片表面极限流线 |
| 5.4.2 动静干涉下第一级静叶内非定常涡系结构 |
| 5.4.3 动静干涉下静叶集中涡系与下游动叶前缘的相互作用 |
| 5.4.4 动静干涉下第一级动叶内非定常涡系结构 |
| 5.4.5 集中涡系非定常气动力脉动 |
| 5.5 势流干涉对非定常气动性能与涡系结构的影响 |
| 5.5.1 势流干涉下叶片表面压力分布 |
| 5.5.2 势流干涉下出口截面涡量云图 |
| 5.5.3 势流干涉下非定常压力的频域分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 周期性非定常压力脉动诱发叶片振动研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 叶片受力分析 |
| 6.2.1 叶片排非定常受力分析 |
| 6.2.2 叶片排受力沿叶高的分布 |
| 6.2.3 叶片表面非定常气动力脉动 |
| 6.3 叶片非定常气动力诱发振动分析 |
| 6.3.1 计算单元与约束条件 |
| 6.3.2 涡轮叶片模态分析 |
| 6.3.3 涡轮叶片瞬态结构分析 |
| 6.4 非定常气动力诱发噪声初步研究 |
| 6.4.1 不同轴向间距下叶轮机械噪声分析基本知识 |
| 6.4.2 不同轴向间距下S1截面非定常流场压力脉动分析 |
| 6.4.3 不同轴向间距下进出口处非定常流场压力脉动分析 |
| 6.5 动静叶轴向间距对非定常作用力的影响 |
| 6.5.1 型面压力分布 |
| 6.5.2 叶片排受力沿叶展方向的分布 |
| 6.5.3 典型位置的非定常压力频域分析 |
| 6.6 弯曲叶片造型对非定常作用力的影响 |
| 6.6.1 首级采用正弯叶片的型面压力分布 |
| 6.6.2 首级采用正弯叶片的叶片排受力沿展向分布 |
| 6.6.3 首级采用正弯叶片的典型位置的非定常压力频域分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）一级半轴流式透平级内部若干非定常流动现象的试验研究（论文提纲范文）
| 1 试验研究方法及相关测试技术 |
| 1.1 一级半轴流式透平试验台研制 |
| 1.2 透平级内流场试验测试技术研究 |
| 1.2.1 PIV及锁相技术的研究与应用 |
| 1.2.2 微型动态压力传感器的应用 |
| 2 试验结果及数据分析 |
| 2.1 时序效应研究 |
| 2.2 第二列静叶壁面非定常静压幅频特性 |
| 2.3 动叶出口非定常速度场 |
| 3 结 论 |
| 致 谢 |
四、动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响（论文参考文献）
- [1]压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究[D]. 邵梓一. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究[D]. 李盼. 东北电力大学, 2021(01)
- [3]超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究[D]. 刘智远. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [4]斜流风机单音噪声特性及降噪方法研究[D]. 韩洁婷. 浙江大学, 2021(09)
- [5]超低负荷多级湿蒸汽透平非定常气动特性的数值研究[D]. 马建伟. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]涡轮级非定常气动性能优化研究[D]. 田雨. 大连理工大学, 2019(02)
- [7]对旋风机内非定常流动和振动噪声特性研究[D]. 栾亨宣. 山东科技大学, 2017(02)
- [8]汽封与平衡孔对透平级气动性能影响的数值研究[D]. 张宏涛. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [9]计及动静干涉的涡轮气动性能变化及其诱发振动机理研究[D]. 杨彤. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [10]一级半轴流式透平级内部若干非定常流动现象的试验研究[J]. 石,丰镇平. 热力透平, 2012(02)