一、高速压气机不稳定流动声测量技术研究（论文文献综述）
张洪鑫[1]（2021）在《孔式脉动抽吸控制高负荷压气机叶栅流动分离的机理研究》文中进行了进一步梳理压气机作为航空发动机的关键部件之一,技术含量高,其性能改善对航空发动机整体性能的提高有着至关重要的作用。压气机气动负荷的不断提高,容易导致流道内发生大尺度、强三维的流动分离,进而引起压气机流动损失增加、效率下降,严重时甚至会导致失速、喘振等危险的气动失稳现象。因此,在对压气机复杂内部流动深刻认识的基础上,发展先进可行的流动控制技术来打破现有压气机气动负荷极限,并将其更好地融入到压气机气动设计体系中对高性能高负荷压气机研制具有十分重要的意义。为此,本文提出了孔式脉动抽吸,它通过仅在端壁上布置的抽吸孔来实现,具有抽吸率小、不破坏叶片强度等优点,并从以下几个方面开展了详细的研究工作:首先,采用低速风洞平面叶栅实验手段,验证了孔式脉动抽吸这一新型非定常流动控制方法对轴流压气机叶栅三维角区分离流动控制的有效性,并证实了在相同的时均抽吸率下,脉动抽吸比定常抽吸在三维流场改善和气动性能提升方面具有更大的优势。脉动抽吸相较于定常抽吸主要有两方面的优势:一方面是在相同的抽吸量下,脉动抽吸在抽吸阶段具有更大的抽吸动量,从而对角区分离的影响更明显;另一方面是脉动抽吸能够促进主流区高动量流体与附面层低动量流体之间的掺混,增加高动量流体向附面层的输运,从而更有效地控制三维流动分离。此外,脉动抽吸和脉动射流随激励参数的变化规律存在较大不同,但它们基于各自的最优激励参数时控制效果并未展现出明显的差异。流场内通道涡和集中脱落涡会对高损失区产生主导的影响,它们所引起的损失在叶栅总损失中占据相当大的份额。其中,通道涡被有效地抑制是流场性能提升的主要原因。其次,为获取压气机流道内部更丰富的流动细节和典型的流动特征,以便进一步加强对脉动抽吸作用机制的理解和认识,在实验研究的基础上,又借助数值模拟对主要激励参数展开了更为详细地影响规律分析,并对比研究了定常抽吸和脉动抽吸控制效果的优劣性及其相应的变工况特性。数值结果表明,脉动抽吸具有激励参数依懒性:当激励频率与涡落脱特征频率成倍频关系时,可以实现最佳激励频率正效果;抽吸率越大控制效果越明显;最佳激励位置在靠近上端壁角区分离起始点的附近区域内,当激励位置远离此分离点时,激励效果明显减弱,甚至可能导致流场恶化;前向倾角越小,流场性能提升越显着;当侧向倾角为β=315°时,控制效果更明显。在相同时均抽吸率情况下,相比于定常抽吸,脉动抽吸能够更有效地改善流场性能,并且表现出更好的变工况适应性。发现脉动抽吸相比于定常抽吸控制效果更优的主要原因之一是非定常脉动激励效应使得脉动抽吸能够较好地“适应”或“匹配”原型流场的非定常特性,因而脉动抽吸在重构且改善流场流动状态方面展现了更大的优势。在脉动抽吸的作用下,流场因“锁频”效应呈现受迫振荡现象,导致流场在宏观上趋于更加有序的状态,并且流场内主频脉动被抑制的越显着,损失降低幅度越大,控制效果越明显。同时,基于不同激励模型下脉动抽吸控制效果略有不同,这主要是由于不同激励模型的瞬态速度幅值与变化率和引起流动附加损失的流体剪切及粘性耗散存在一定的相关性。此外,在相同的控制条件下,脉动抽吸、脉动射流和合成射流控制效果随激励参数的变化展现了较明显的差异性,相比于脉动射流和合成射流,脉动抽吸对激励参数具有更优异的变工况适应性和可行性。最后,为进一步提升压气机的气动性能以及尝试将提出的孔式脉动抽吸融入到压气机设计体系,将脉动抽吸与反弯造型技术进行结合,提出了新型联合流动控制方法。采用数值模拟方法,从气动性能和能量消耗两个评价目标,对弯角、激励位置、频率和抽吸率,以及攻角等关键参数进行了详细研究,研究结果表明,基于相同的控制条件,采用联合流动控制方法在减少损失、改善气动性能方面比单一脉动抽吸控制效果更佳,在对主要激励和设计参数进行优化设计的基础上,总压损失最大降低幅度为17.7%,能量效率最高可达504%。
张英杰[2]（2021）在《高压比离心压气机失稳模式及机理研究》文中研究表明压气机气动稳定性是关乎发动机研制成败的关键技术问题。由于具有结构紧凑、零部件少、压比高、可靠性高等优势,离心压气机在中小型航空发动机中得到了广泛应用,随着离心压气机压比的不断增加,给离心压气机稳定性提出了更高的要求。进一步深化对离心压气机流动失稳触发机理的认识,并对其进行调控,拓宽压气机的稳定工作范围,对于提高中小型航空发动机的性能和可靠性具有十分重要的意义。本文根据现阶段高压比离心压气机研究现状和发展趋势,围绕高压比离心压气机失速模式和失稳触发机理问题,以高压比和超高压比离心压气机为研究载体,借助经过实验校核的数值模拟和实验手段,深入细致地开展了以下3个方面的研究工作:（1）扩压器失速模式和失稳触发机理研究。通过全环非定常计算捕捉了 60%-100%设计转速下离心压气机内部失速起始及动态发展过程,探明了离心压气机内部存在失速团正向传播、失速团反向传播和扩压器旋转不稳定三种不同类型的扩压器失稳现象。失速区沿正向传播的扩压器失稳,失速区沿周向传播的过程只受气流攻角的影响,符合经典失速传播模型;失速区沿反向传播的扩压器失稳是一种十分罕见的现象,与Emmons提出的经典失速传播模型不同,受攻角、激波与失速团个数的共同影响,失速区沿与离心叶轮旋转方向相反的方向进行传播;扩压器发生旋转不稳定失稳时,失速区个数随时间推进一直在发生变化,已形成的失速区沿周向传播过程的持续时间较短;值得指出的是,对于高压比离心压气机的扩压器失稳,失速区限制于扩压器通道内。（2）离心压气机级失速模式和失稳触发机理研究。非设计转速下,离心压气机内部会发生压气机级失稳,即离心叶轮和扩压器同时失速。但失速的起始过程却因压气机而异,当高压比离心压气机在60%至90%设计转速下工作时,离心叶轮首先失速,扩压器受上游的影响继而失速;而当超高压比离心压气机在60%至80%设计转速下工作时,扩压器首先失速,离心叶轮受到下游的影响后才发生失速。离心叶轮失稳的主要原因是叶轮进口叶顶侧回流区沿展向的扩张致使流动恶化;扩压器失稳的主要原因是叶顶侧流动状态因气流正攻角增加而发生恶化。（3）离心压气机失稳与流动参数关联机制研究。非设计转速离心叶轮失稳前的流动结构主要分为两种:叶轮主叶片前缘吸力面侧的流体径向迁移现象和附着在叶片吸力面与机匣之间的龙卷涡。本文将两种流动现象与径向压力梯度分布特性进行关联,并通过提取流动参数拟合出扩压器的失稳边界。通过本文研究,探索了高压比离心压气机内部流动失速模式,揭示离心压气机内部流动失稳触发机理,建立了失速模式和失稳机理与流动参数之间关联机制,为我国中小型航空发动机用高稳定性离心压气机的设计提供了基础性支撑。
赵宏阳[3]（2021）在《基于深度学习的轴流压气机旋转失速预测研究》文中研究表明高性能航空发动机的气动稳定性问题主要来自压气机,压气机的工作负荷能力和稳定性对整个发动机的工作效率和安全性至关重要。由于压气机中不稳定流动先兆发生机理极为复杂且变化极为迅速,因此压气机流动失稳建模与预测技术一直是压气机流动稳定性研究的关键难点。本文针对压气机失稳预测的特点和难点,创新性地引入深度学习方法,主要开展了以下几个方面的工作:1.基于压气机喘振实验数据的压气机失速特性分析。通过观察失速形态判断失速类型多为突尖型失速,在10000rpm～13000rpm的高转速下,随着转速提高,突尖型失速先兆与失速的时间间隔变小,且数量减少。通过快速傅里叶变换分析频谱,发现失速频率处于60Hz～110Hz范围,且随着转速提高线性增加。采用小波分解检测失速先兆,结果表明,小波分解能够提前检测到失速先兆,但需要结合大量的主观判断,因此小波分析适合做离线数据分析,但实现通用的自动的在线失速检测和预测还存在一定的局限性。2.基于扩张因果卷积理论的压气机失速预测模型的研究。根据对实验数据的分析,构建了LR-Wave Net失速预测模型,该模型包含两个分支网络,分别是以扩张因果卷积理论为基础的Wave Net分支网络和以逻辑回归理论为基础的LR分支网络,两个分支网络的输入分别为一定时间步内的时序数据和时域特征,通过stacking算法将两个分支网络模块融合,最终输出该时间步对应的失速预测概率。由于扩张因果卷积具有自回归特性,所以可以用于时间序列预测任务,同时卷积网络可以并行计算,速度优于传统的循环神经网络,更能满足失速预测任务的实时性要求。此外,针对失速预测任务的特点改进了损失函数,增加正样本误分类的损失影响,使得期望风险最小。3.压气机失速预测模型的仿真验证。分析对比了本文所提出的LR-Wave Net模型和现有的LR、Wave Net、LSTM以及传统的时域方差分析和小波分析在八种不同失速形态数据上的预测效果。结果表明,在不同形态失速数据下,LR-Wave Net模型都具有较好的预测精度和稳定性,其综合预测效果最优,同时能够实时预测失速发生概率,为失稳主动控制提供理论基础。因此,LR-Wave Net模型适合作为压气机失速预测的核心模型。4.压气机失速预测仿真软件的开发。在确定软件的开发需求基础上,设计软件架构并进行功能开发。软件采用本文所研究的深度学习预测模型,可以实现失速预测的界面操作。软件功能包括数据文件导入及处理、参数设置、模型选择、结果展示及保存等,该软件具有功能全面、界面清晰、操作简便的特点。
张千丰[4]（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》文中指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[5]（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。
王萌[6]（2020）在《基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究》文中指出燃气轮机由于其功率密度大,机动性能好等特点被广泛应用于航空、舰船、发电等诸多领域。压气机作为燃气轮机的三大核心部件之一,其工作性能对燃气轮机整机的工作性能有着决定性作用。先进的发动机设计技术在很大程度上依赖人们对压气机内部流动的认识程度,进一步研究复杂工况下的压气机内部流动特征,对于提高压气机技术是十分必要的。本文采用先进的数值模拟方法,首先对轴流压气机在稳定状态下的级间干涉现象进行了研究,其次,对压气机在失稳状态下的失速特性以及喘振特性分别进行了全三维的动态模拟,最后就相关数值模拟结果进行了讨论分析。主要研究内容分为以下几点:（1）以NASA Stage35型跨音速轴流压气机为研究对象,在设计转速下对其工作特性及内部流场进行了数值模拟研究,通过与实验数据进行对比验证了本文所采用数值方法的有效性。在此基础之上,提出了一种基于谐波平衡法的压气机性能快速预测方法,并与传统的双时间步长法的计算精度及计算效率进行了对比。结果表明,采用基于谐波平衡法的压气机性能快速预测方法求解叶轮机械的内部周期性非定常流动是切实可行的,相比传统的双时间步长法,在保证计算精度的同时可以大大提高叶轮机械内非定常流动的计算效率,其计算速度相比传统的数值模拟方法至少提高了10倍以上;（2）采用谐波平衡法对轴流压气机中前后叶排间的相互干涉作用所引起的非定常流动特征进行了数值模拟研究,并在此基础之上,在自主开发的数值模拟软件SPARC中,采用所提出的基于谐波平衡法的快速预测方法对多级轴流压气机中的级间干涉现象在全通道中进行了研究。结果表明,由于相邻叶排间上下游叶片间相对位置的不同,使得级间间隙中的流动在周向方向上呈现出非均匀的流动状态,虽然这种非均匀的流动特征在前面级中几乎可以忽略不计,但是随着压气机级数的增多,这种非均匀特征会持续地累积,并且最终在压气机后面级中形成较为严重的不均匀流动,给压气机的安全运行带来隐患。（3）结合UDF技术发展了压气机出口处流动参数的动态调节模型,提出了一种压气机失速的预测方法,在全通道中对该型压气机转子叶片通道中的失速产生及发展过程进行了全三维的数值模拟研究。结果表明,随着压气机进出口处质量流量的下降,失速开始发生,并在接下来的数个旋转周期内完全进入失速状态,失速团的大小和位置都具有明显的不确定性。在整个失速的发展过程当中,一些小的失速团会逐渐融合。当压气机完全进入失速状态以后,叶片通道中的失速扰动信号以压气机转速的47%左右沿着周向方向旋转。（4）对传统的非线性谐波平衡法进行了一定的发展,结合前人提出的出口容积控制模型建立了一种用于预测压气机喘振的数值模拟方法,在自主开发的数值模拟软件SPARC中对压气机在喘振工况下的内部流动特征进行全三维数值模拟研究,获得了压气机在喘振工况下数十个旋转周期上的内部流动状态。结果表明,当喘振发生时,气流在压气机内部产生了大范围的周期性往复震荡,完成一个喘振周期至少需要经历11个旋转周期以上,当系统体积和平均工作流量发生改变时,压气机喘振频率一般处于14.32-26.04Hz之间。最后,通过对比亥姆霍兹共振频率理论计算结果与采用数值模拟方法计算得到的压气机喘振频率可以发现,采用数值模拟计算得到的压气机在不同系统体积条件下的喘振频率与采用亥姆霍兹共振频率计算得到的理论结果处于同一量级,且变化趋势基本相同,但两者之间存在着较为显着的差异。
徐昂[7]（2019）在《机匣处理对跨音速压气机转子气动特性的影响研究》文中指出航空发动机在复杂来流情况下容易发生旋转失速和喘振现象,机匣处理技术能够通过改善转子尖部流动来提高压气机的稳定工作裕度,防止旋转失速现象的发生。本文针对跨音速压气机进行了周向单槽、倾斜周向多槽和逆叶片角向缝三种机匣处理方案的数值模拟研究,深入分析了轴向位置、深度、宽度、角度、粗糙度等设计参数对于机匣处理效果的影响,为了减少机匣处理设计的经验依赖性,开展了基于轴向位置的代理模型性能预测研究。对Rotor37开展周向槽机匣处理研究,设置十个轴向位置和三种槽深的周向单槽机匣处理。通过分析尖部流动差异,总结稳定裕度和峰值效率随设计参数的变化规律。研究发现当周向槽位于10%20%叶顶轴向弦长位置时,稳定裕度有明显提高,在叶尖前半段,一倍间隙槽深的扩稳效果优于其他槽深,峰值效率随槽深增加逐渐降低。周向槽的子午截面变化会对压气机的气动特性产生影响,通过定性与定量分析各槽内的流动情况,探讨径向与倾斜周向多槽机匣处理对稳定裕度的不同影响。研究得出周向槽后倾改型的扩稳效果优于常规径向形式,但是相应的峰值效率有所降低。对Rotor67开展叶片表面粗糙度发生变化的逆叶片角向缝机匣处理研究,通过缝内流动和机匣处理效率来分析扩稳效果差异。光滑叶表与粗糙叶表压气机采用机匣处理后稳定裕度值分别为15.128%、15.792%,扩稳量分别为7.62%、5.981%。叶表粗糙比叶表光滑时的稳定裕度更高,但是裕度提升量减小,叶表粗糙度对峰值效率的影响强于机匣处理。
张永杰[8]（2019）在《叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究》文中指出旋转不稳定性现象是压气机内部流动不稳定现象之一,探讨叶顶泄漏流的控制对旋转不稳定性的影响,对于进一步了解旋转不稳定性的物理机理以及提高压气机稳定性具有重要意义。本文以一台单级低速轴流压气机为研究对象,研究基于叶顶喷气的主动控制与圆弧斜缝处理机匣的被动控制对压气机旋转不稳定性的影响。通过实验与数值模拟的方法进行研究,结合脉动压力测试、频谱分析、模态分解等技术手段,分析两种控制对压气机旋转不稳定性的频率特性以及周向模态特性的影响,同时分析采用两种控制手段对压气机叶顶非定常流场的变化,从而进一步探讨两种手段对旋转不稳定性影响的流动机制。具体而言,本文的研究工作主要为以下几点:（1）改造单级低速轴流压气机试验台,设计两种机匣,圆弧斜缝处理机匣以及带叶顶喷气的处理机匣,实验与数值结果发现,两种控制策略能够有效拓宽压气机的稳定工作范围。（2）对圆弧斜缝处理机匣被动控制手段进行实验,通过壁面脉动压力信号通过频谱、周向模态分解与互相关分析,发现采用该被动控制能够抑制压气机旋转不稳定现性现象。（3）对叶顶喷气主动控制手段进行实验研究,选取两种喷气流量,同样对叶顶动态压力信号,通过频谱、周向模态分解与互相关分析,对比分析发现该喷气量采用该主动控制对压气机旋转不稳定性影响有限。（4）基于数值模拟针对某一特定工况,对带圆弧斜缝处理机匣的压气机转子进行全通道的非定常数值模拟研究,发现圆弧斜缝影响了转子叶顶流动,改变了叶顶泄漏涡发展轨迹,推迟了泄漏涡的起始点;同时圆弧斜缝改善了流道内的通流状况,通过形成的回流抽吸低速流体,减少低能流体在流道中的堵塞。（5）基于数值模拟针对某一特定工况,采用两种不同轴向喷气角对压气机转子进行全通道的非定常数值模拟研究,发现一定喷气速度能够明显改变转子顶部流场非定常流动。且在采用轴向喷气角为0°的喷气方式时,叶顶通流能力改善更明显;轴向喷气推动了泄漏流轴向移动,避免泄漏流周向发展时跨越相邻叶片;同时轴向喷气能够更有效改善叶片80%叶高以上的负载,降低叶顶的总压损失。
朱铭敏[9]（2018）在《轴流压气机轴向缝类机匣处理设计策略研究》文中研究指明轴向缝类机匣处理是轴流压气机中一种有效的扩稳手段,目前还没有形成普适的设计方法。为此,本文提出基于叶尖动量输运分析的设计策略,通过对压气机叶尖泄漏流及处理缝开口流场间的动量输运进行计算和分析,根据扩稳和效率目标将其转化为具体的设计结构和设计变量描述,从而得出基于流场定制的设计准则。首先利用带有半圆缝机匣处理设计的跨声速压气机转子以及自行设计圆弧斜缝机匣处理的低速压气机的性能及流场实验数据,对缝类机匣处理非定常计算方法进行了详细验证;在低速压气机中采用动态压力传感器及粒子图像测速技术对细节流场进行测量,建立了轴流压气机中缝类机匣处理设计的实验数据库。在此基础上,以跨声速压气机转子中缝类机匣处理设计为例,自行提出了叶尖-处理缝动量输运分析方法,通过在机匣处理缝开口对各向动量进行定义,对处理缝开口的三维速度场进行解构。然后针对跨声速压气机转子、一级半高亚声速压气机以及低速压气机共三台叶尖负荷与设计不同的典型压气机,对包括半圆缝、直线斜缝、圆弧斜缝和轴向折弯缝共四大类的缝类机匣处理设计进行深入分析,最终揭示了轴向缝类机匣处理设计的扩稳及损失机理,提出了普适的低损失轴向缝类机匣处理设计策略。本文主要结论如下:（1）对于低速压气机和一级半高亚声速压气机来说,叶尖失速分别是由尾缘回流和前缘溢流引起。采用合理的轴向缝类机匣处理设计后都分别改善了近失速流场,起到了扩稳目的。对于跨声速压气机转子来说,转子叶尖激波-泄漏涡干涉诱发螺旋式涡破碎,造成大面积堵塞,来流-泄漏流交界面前移,诱发叶尖失速的发生。半圆缝机匣处理通过影响叶尖泄漏流分布,抑制了激波-泄漏涡干涉,改善了叶尖动量平衡,从而拓宽失速裕度。（2）缝类机匣处理设计提高峰值效率的两个途径分别是降低叶尖进口周向绝对速度,使来流形成“负预旋”,为转子带来额外的输入功;增大泄漏流弦向速度、减小弦长法向速度,降低泄漏流与主流之间的掺混损失。（3）基于动量输运分析方法可以得出轴向缝类机匣处理的设计策略。处理缝轴向叠合率及前部长度是影响缝类机匣处理设计扩稳效果和效率损失的关键设计参数,其最佳值在近失速工况下是使得机匣处理缝前部有效的射流轴向动量达到最大值,在峰值效率工况下是使得机匣处理缝前部径向掺混损失尽量小,同时保证处理缝前部的切向动量分量能够使叶尖来流形成“负预旋”。
王繁成[10]（2018）在《2.5级压气机内部流场数值仿真及实验研究》文中研究表明随着燃气轮机在生产生活中的广泛使用,现如今对压气机的性能要求也越来越高,这意味着对压气机的流道设计要求很高,同时还要满足相对较高的效率,而效率的损失主要体现在压气机内部空气的流动损失,为此,探究其内部流动的真实状态,对提高效率增大压比显得十分重要。本文以某2.5级压气机为研究对象,通过数值模拟与压气机的实际实验相结合的方法,分析不同转速及转角对压气机性能的变化和影响,研究压气机内部流场的流速在不同转速及转角下的变化,并探讨数值模拟与实验测量结果之间的关系。主要内容如下:1.对2.5级压气机的整体性能特性进行分析,通过采用NUMECA数值仿真软件对压气机的不同转速下的全工况进行数值模拟,对不同转速工况进行近失速及近阻塞边界的探索,并将其与压气机的憋喘实验结果相对比,分析数值模拟与实验的误差原因,对不同转速的近设计工况与近喘振工况的流场进行对比分析。2.通过PDA测量手段,对压气机内部流场实现了非接触测量,将所测量内部流场的速度参数与数值计算结果进行详细对比,分析结果误差及产生原因,对数值计算对内部流场的模拟可靠性进行了探究。3.对2.5级压气机的进口导叶的不同负安装角对压气机性能的影响进行数值模拟分析,并结合上述PDA测量方法,对压气机内部流场的变化进行对比分析,同时分析了不同转速与不同安装角对压气机性能以及损失的影响。
二、高速压气机不稳定流动声测量技术研究（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、高速压气机不稳定流动声测量技术研究（论文提纲范文）
（1）孔式脉动抽吸控制高负荷压气机叶栅流动分离的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及意义 |
| 1.3 压气机内部分离流动的研究进展 |
| 1.3.1 压气机内部分离流的研究 |
| 1.3.2 压气机内旋涡模型 |
| 1.4 压气机流动控制技术研究进展 |
| 1.4.1 弯叶片技术在压气机中应用 |
| 1.4.2 附面层抽吸技术在压气机中应用 |
| 1.4.3 主/被动联合流动控制技术在压气机中应用 |
| 1.4.4 非定常流动控制技术在压气机中应用 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 叶栅数值仿真及实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算模型和数值方法 |
| 2.2.1 计算模型 |
| 2.2.2 数值方法及验证 |
| 2.3 叶栅实验 |
| 2.3.1 风洞实验台 |
| 2.3.2 数据采集方法 |
| 2.3.3 测点布置 |
| 2.3.4 实验数据处理 |
| 2.3.5 误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 脉动抽吸控制高负荷压气机叶栅分离流动的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激励装置及实验方案 |
| 3.3 定常抽吸与脉动抽吸控制效果对比 |
| 3.3.1 激励位置的影响 |
| 3.3.2 抽吸率的影响 |
| 3.3.3 激励频率的影响 |
| 3.3.4 流场特性分析 |
| 3.3.5 攻角特性 |
| 3.4 脉动抽吸与脉动射流控制效果对比 |
| 3.4.1 激励位置的影响 |
| 3.4.2 激励幅值的影响 |
| 3.4.3 激励频率的影响 |
| 3.4.4 流场特性分析 |
| 3.4.5 攻角特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉动抽吸控制高负荷压气机叶栅分离流动的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究方案与数值方法 |
| 4.3 脉动抽吸对叶栅角区分离的控制 |
| 4.3.1 激励频率的影响 |
| 4.3.2 抽吸率的影响 |
| 4.3.3 激励位置的影响 |
| 4.3.4 激励角度的影响 |
| 4.3.5 攻角对定常与脉动抽吸控制效果的影响 |
| 4.4 不同激励模型下脉动抽吸控制叶栅角区分离的作用机理 |
| 4.4.1 抽吸率的影响 |
| 4.4.2 激励频率的影响 |
| 4.4.3 激励位置的影响 |
| 4.5 三种不同非定常流动控制技术控制效果对比 |
| 4.5.1 激励位置的影响 |
| 4.5.2 激励频率的影响 |
| 4.5.3 激励幅值的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 脉动抽吸结合反弯造型技术控制叶栅分离流动的数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究方案与数值方法 |
| 5.3 联合流动控制技术对叶栅角区分离的影响 |
| 5.3.1 反弯角度的影响 |
| 5.3.2 激励位置的影响 |
| 5.3.3 激励频率的影响 |
| 5.3.4 时均抽吸率的影响 |
| 5.3.5 攻角的影响 |
| 5.4 联合流动控制技术的能量效率变化 |
| 5.4.1 反弯角度的影响 |
| 5.4.2 激励位置的影响 |
| 5.4.3 激励频率的影响 |
| 5.4.4 时均抽吸率的影响 |
| 5.4.5 攻角的影响 |
| 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 |
（2）高压比离心压气机失稳模式及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 旋转失速概述 |
| 1.2.1 早期研究与小扰动理论 |
| 1.2.2 压气机失速特性与失速团结构 |
| 1.2.3 失速先兆与机理 |
| 1.2.4 旋转不稳定性 |
| 1.2.5 失速预警与流动控制 |
| 1.3 喘振概述 |
| 1.3.1 喘振判据 |
| 1.3.2 喘振机理 |
| 1.4 失速的CFD进展概述 |
| 1.4.1 失速流动结构的捕捉 |
| 1.4.2 失速模拟的出口边界条件 |
| 1.5 本文的主要研究内容和目标 |
| 第2章 研究对象及方法 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.1.1 高压比离心压气机 |
| 2.1.2 超高压比离心压气机 |
| 2.2 实验测量 |
| 2.3 CFD求解器介绍—Turbostream |
| 2.3.1 控制方程组 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 壁面条件 |
| 2.3.4 计算性能 |
| 2.4 数值方法与验证 |
| 2.4.1 计算方法 |
| 2.4.2 数值监测与数据处理 |
| 2.4.3 数值准确性验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 失速团反向传播的扩压器失稳机理研究 |
| 3.1 设计转速下失速团反向传播的扩压器失稳演化特征及机制 |
| 3.1.1 失速流动结构的捕捉 |
| 3.1.2 失速的起始与发展过程 |
| 3.1.3 失速本质及反向传播机理 |
| 3.2 非设计转速下失速团反向传播的扩压器失稳演化特征及机制 |
| 3.2.1 扩压器失稳动态过程解析 |
| 3.2.2 失速区反向传播本质机理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 高压比离心压气机旋转不稳定现象研究 |
| 4.1 扩压器旋转不稳定现象分析 |
| 4.1.1 旋转不稳定现象的识别 |
| 4.1.2 旋转不稳定现象的动态过程解析 |
| 4.1.3 旋转不稳定现象的本质机理 |
| 4.2 失速团正向传播的扩压器失稳演化特征及机制 |
| 4.2.1 旋转失速现象的识别 |
| 4.2.2 扩压器旋转失速现象的动态过程解析 |
| 4.2.3 扩压器旋转不稳定与旋转失速现象的本质区别 |
| 4.3 基于旋转不稳定现象的压气机级失稳演化特征及机理 |
| 4.3.1 离心叶轮旋转不稳定现象解析 |
| 4.3.2 压气机级失稳的动态过程解析 |
| 4.3.3 压气机级失稳本质机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高压比离心压气机级失稳模式及机理研究 |
| 5.1 流体径向迁移条件下的压气机级失稳演化特征及机理 |
| 5.1.1 稳定工况点的流动拓扑随节流过程的变化 |
| 5.1.2 流体径向迁移条件下的压气机级失稳动态过程 |
| 5.1.3 流体径向迁移条件下压气机级失稳本质机理 |
| 5.2 基于龙卷涡现象的压气机级失稳演化特征及机理 |
| 5.2.1 稳定工况点的流动拓扑随节流过程的变化 |
| 5.2.2 压气机级失稳动态演化过程及机理 |
| 5.3 高压比离心压气机失稳与流动参数关联机制 |
| 5.3.1 失速类型归纳与总结 |
| 5.3.2 扩压器失速与流动参数关联机制 |
| 5.3.3 离心叶轮流动结构及失速与流动参数关联机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 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 |
（3）基于深度学习的轴流压气机旋转失速预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 航空发动机 |
| 1.1.2 轴流压气机失稳及预防 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 旋转失速机理研究 |
| 1.2.2 旋转失速预警研究 |
| 1.2.3 深度学习在故障检测中的应用 |
| 1.3 主要研究内容及结构安排 |
| 2 失速数据分析及预处理 |
| 2.1 实验数据来源 |
| 2.2 失速特性分析 |
| 2.2.1 不同转速下失速形态分析 |
| 2.2.2 基于FFT的信号频谱分析 |
| 2.2.3 基于小波分解的失速先兆检测 |
| 2.3 实验数据预处理 |
| 2.3.1 数据滤波 |
| 2.3.2 数据重采样 |
| 2.3.3 数据特征缩放 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 压气机失速预测模型研究 |
| 3.1 Wave Net网络模型 |
| 3.1.1 基于扩张因果卷积理论的Wave Net网络结构 |
| 3.1.2 Wave Net网络模型训练 |
| 3.2 逻辑回归模型 |
| 3.2.1 逻辑回归算法理论 |
| 3.2.2 逻辑回归模型训练 |
| 3.3 LR-Wave Net失速预测模型 |
| 3.3.1 LR-Wave Net模型网络结构 |
| 3.3.2 改进的损失函数 |
| 3.3.3 反向传播与权重更新 |
| 3.3.4 LR-Wave Net网络模型训练 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 失速预测模型验证与分析 |
| 4.1 数据集选取及预处理 |
| 4.2 失速实时预测的验证 |
| 4.2.1 时域方差分析法的验证 |
| 4.2.2 小波分析的验证 |
| 4.2.3 LR算法的的验证 |
| 4.2.4 Wave Net模型的验证 |
| 4.2.5 LSTM模型的验证 |
| 4.2.6 LR-Wave Net模型的验证 |
| 4.3 模型结果对比与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于深度学习的失速预测软件的设计及实现 |
| 5.1 需求分析 |
| 5.2 失速预测软件的方案设计 |
| 5.2.1 功能设计 |
| 5.2.2 软件架构 |
| 5.3 失速预测软件的实现 |
| 5.3.1 界面设置 |
| 5.3.2 运行效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）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 |
（5）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 |
（6）基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 压气机失速及喘振产生机理研究现状 |
| 1.3 压气机失速及喘振数值模拟研究现状 |
| 1.4 谐波平衡法研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 压气机非定常数值模拟方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 谐波平衡法基本原理 |
| 2.4 控制方程的离散与求解 |
| 2.5 多重网格法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 稳定工况下的数值模拟方法验证 |
| 3.1 研究对象介绍 |
| 3.2 网格划分及无关性验证 |
| 3.3 数值模拟结果的实验验证 |
| 3.3.1 压气机工作特性的实验验证 |
| 3.3.2 压气机出口处流动参数分布对比 |
| 3.3.3 设计点上压气机内部流场分析 |
| 3.4 不同方法非定常数值模拟结果及计算效率对比与分析 |
| 3.4.1 非定常数值模拟条件介绍 |
| 3.4.2 不同数值模拟方法计算结果对比 |
| 3.4.3 不同数值模拟方法的计算效率对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于谐波平衡法的级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.1 压气机工作特性的非定常数值模拟研究 |
| 4.2 级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.3 多级轴流压气机级间非定常流动数值模拟研究 |
| 4.3.1 模型介绍 |
| 4.3.2 网格划分及边界条件介绍 |
| 4.3.3 数值模拟结果讨论与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 压气机失速特性的数值模拟研究 |
| 5.1 模型介绍 |
| 5.1.1 几何模型 |
| 5.1.2 网格划分 |
| 5.2 数值模拟方法 |
| 5.2.1 非定常求解参数设置 |
| 5.2.2 边界条件 |
| 5.3 数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 压气机转子的失速特性分析 |
| 5.3.2 失速过程中压气机内部流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 压气机喘振特性的数值模拟研究 |
| 6.1 数值模拟方法 |
| 6.2 出口边界条件 |
| 6.3 典型喘振过程数值模拟研究 |
| 6.4 系统体积对压气机喘振特性的影响 |
| 6.5 平均质量流量对压气机喘振特性的影响 |
| 6.6 压气机喘振特性与亥姆霍兹共振频率之间的关系 |
| 6.6.1 亥姆霍兹共振频率 |
| 6.6.2 压气机喘振频率与亥姆霍兹共振频率对比分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）机匣处理对跨音速压气机转子气动特性的影响研究（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 压气机失速研究进展 |
| 1.2.1 压气机旋转失速研究进展 |
| 1.2.2 尖部流动与旋转失速的关联 |
| 1.3 压气机机匣处理研究进展 |
| 1.3.1 压气机槽式机匣处理研究进展 |
| 1.3.2 压气机缝式机匣处理研究进展 |
| 1.4 研究内容与论文结构 |
| 第二章 数值计算方法与验证 |
| 2.1 NUMECA数值计算软件 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.3 控制方程与湍流模型 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 Rotor67 计算验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 周向单槽机匣处理研究 |
| 3.1 研究对象与数值计算方法 |
| 3.2 光壁机匣压气机转子失速分析 |
| 3.2.1 网格无关性校验 |
| 3.2.2 转子尖部流动情况分析 |
| 3.3 周向单槽机匣处理计算结果分析 |
| 3.3.1 周向单槽机匣处理前后气动特性变化 |
| 3.3.2 周向单槽机匣处理轴向位置对气动特性影响分析 |
| 3.3.3 周向单槽机匣处理槽深对气动特性影响分析 |
| 3.4 周向单槽机匣处理神经网络代理模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 倾斜周向槽机匣处理研究 |
| 4.1 研究对象与数值计算方法 |
| 4.2 倾斜周向槽机匣处理计算结果分析 |
| 4.2.1 倾斜周向槽机匣处理前后气动特性变化 |
| 4.2.2 倾斜周向槽机匣处理前后流动影响分析 |
| 4.3 倾斜周向槽机匣处理扩稳效果定量分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 考虑叶表粗糙度时逆叶片角向缝机匣处理研究 |
| 5.1 研究对象与数值计算方法 |
| 5.1.1 研究对象 |
| 5.1.2 数值计算方法 |
| 5.2 逆叶片角向缝机匣处理前后计算结果分析 |
| 5.2.1 考虑叶表粗糙度时机匣处理前后气动特性变化 |
| 5.2.2 考虑叶表粗糙度时机匣处理对尖部流动影响 |
| 5.2.3 考虑叶表粗糙度时机匣处理的扩稳机理分析 |
| 5.3 考虑叶表粗糙度时造成的损失 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
（8）叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 叶顶泄漏流非定常流动研究现状 |
| 1.3 旋转不稳定性研究现状 |
| 1.4 压气机叶顶泄漏流控制技术 |
| 1.4.1 叶顶喷气主动控制研究现状 |
| 1.4.2 处理机匣被动控制研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 实验与数值研究方法 |
| 2.1 实验研究方法 |
| 2.1.1 研究对象 |
| 2.1.2 稳态与动态参数的测量与采集 |
| 2.1.3 叶顶喷气系统 |
| 2.1.4 圆弧斜缝处理机匣实验件 |
| 2.2 数值研究方法 |
| 2.2.1 基本流动方程与湍流模型 |
| 2.2.2 数值模型及网格 |
| 2.2.3 边界条件与脉动压力采集 |
| 2.2.4 数值计算验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于圆弧斜缝处理机匣的压气机叶顶泄漏流被动控制研究 |
| 3.1 圆弧斜缝处理机匣对压气机性能影响 |
| 3.2 圆弧斜缝处理机匣对压气机叶顶区域非定常性影响 |
| 3.3 圆弧斜缝处理机匣对压气机旋转不稳定性影响 |
| 3.3.1 周向模态分解方法 |
| 3.3.2 基于实验的频谱与周向模态结果分析 |
| 3.3.3 基于数值模拟的频谱与周向模态结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于叶顶喷气的压气机叶顶泄漏流主动控制研究 |
| 4.1 叶顶喷气对压气机性能影响 |
| 4.2 叶顶喷气对压气机叶顶区域非定常性的影响 |
| 4.3 叶顶喷气对压气机旋转不稳定性影响 |
| 4.3.1 基于实验的频谱与周向模态结果分析 |
| 4.3.2 基于数值模拟的频谱与周向模态结果分析 |
| 4.3.3 实验喷嘴出口速度验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）轴流压气机轴向缝类机匣处理设计策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 压气机转子叶尖流动的研究进展 |
| 1.2.1 压气机旋转失速及失速先兆 |
| 1.2.2 叶尖泄漏流与流动不稳定性 |
| 1.3 机匣处理扩稳设计的研究进展 |
| 1.3.1 机匣处理扩稳设计的实验研究 |
| 1.3.2 机匣处理扩稳设计的数值研究 |
| 1.3.3 机匣处理扩稳设计的适用性 |
| 1.3.4 机匣处理扩稳设计与损失 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 数值模拟方法与验证 |
| 2.1 数值模拟方法 |
| 2.1.1 数值模拟软件介绍 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.1.4 网格划分 |
| 2.1.5 边界条件 |
| 2.1.6 计算收敛准则 |
| 2.2 数值验证对象及网格无关性验证 |
| 2.2.1 跨声速压气机及机匣处理设计 |
| 2.2.2 压气机网格生成及无关性验证 |
| 2.2.3 湍流模型验证 |
| 2.2.4 机匣处理设计模型的网格及无关性验证 |
| 2.3 压气机级机匣处理设计的计算结果验证 |
| 2.3.1 不考虑转静子轴向间隙 |
| 2.3.2 考虑转静子轴向间隙 |
| 2.4 压气机单转子机匣处理设计的计算结果验证 |
| 2.4.1 单转子定常计算结果 |
| 2.4.2 单转子非定常计算结果 |
| 2.4.3 非定常与定常多相位计算结果的对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低速压气机机匣处理设计与实验研究 |
| 3.1 轴向缝类机匣处理类型及基本设计参数 |
| 3.1.1 轴向缝类机匣处理类型 |
| 3.1.2 基本设计参数选取 |
| 3.2 圆弧斜缝设计及作用效果评估 |
| 3.2.1 低速压气机实验台及圆弧斜缝设计 |
| 3.2.2 计算网格与边界条件 |
| 3.2.3 圆弧斜缝机匣处理设计作用效果评估 |
| 3.3 圆弧斜缝机匣处理实验测试方法 |
| 3.3.1 圆弧斜缝机匣处理实验件 |
| 3.3.2 五孔探针 |
| 3.3.3 动态压力传感器 |
| 3.3.4 时间分辨粒子成像测速设备(TR-PIV) |
| 3.4 总体性能及细节流场测试结果 |
| 3.4.1 总体性能测试结果 |
| 3.4.2 总体性能误差分析 |
| 3.4.3 壁面动态压力测试结果 |
| 3.4.4 TR-PIV测试结果 |
| 3.5 圆弧斜缝设计对叶尖流场非定常性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 跨声速压气机转子DTC近失速流动机理与叶尖动量分布 |
| 4.1 总体性能及气动参数分布 |
| 4.1.1 总体性能 |
| 4.1.2 出口气动参数分布 |
| 4.2 转子叶尖时均流场演化 |
| 4.2.1 叶尖静压分布 |
| 4.2.2 激波与泄漏涡干涉结构 |
| 4.2.3 叶尖堵塞的定量描述 |
| 4.3 转子叶尖近失速非定常流动机理 |
| 4.3.1 性能参数的非定常振荡周期 |
| 4.3.2 叶尖非定常压力分布 |
| 4.3.3 叶尖非定常涡结构演化过程 |
| 4.3.4 叶尖非定常压力频谱特性及波动特征 |
| 4.4 泄漏流速度及轴向动量分布 |
| 4.4.1 叶尖泄漏流速度及与来流交界面 |
| 4.4.2 泄漏流速度分量沿轴向的分布 |
| 4.4.3 泄漏流轴向动量沿轴向的分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 跨声速压气机转子DTC半圆缝机匣处理扩稳设计 |
| 5.1 半圆缝设计对总体性能及时均流场的影响 |
| 5.1.1 总体性能 |
| 5.1.2 出口气动参数分布 |
| 5.1.3 叶尖静压分布 |
| 5.1.4 叶尖泄漏涡发展及堵塞 |
| 5.2 半圆缝设计对近失速工况叶尖非定常性的影响 |
| 5.2.1 性能及气动参数的非定常振荡周期 |
| 5.2.2 叶尖非定常压力分布变化 |
| 5.2.3 叶尖非定常涡结构变化 |
| 5.2.4 叶尖及半圆缝内压力信号频谱特性 |
| 5.3 半圆缝设计作用下转子叶尖轴向动量分析 |
| 5.3.1 近失速工况叶尖泄漏流速度分布 |
| 5.3.2 近失速工况叶尖泄漏流轴向动量分布 |
| 5.3.3 半圆缝覆盖范围的泄漏流轴向总动量 |
| 5.3.4 叶尖进口轴向总动量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 跨声速压气机转子DTC半圆缝机匣处理设计的损失 |
| 6.1 半圆缝设计对峰值效率及气动参数的影响 |
| 6.2 半圆缝设计对叶尖做功能力的影响 |
| 6.3 半圆缝设计的掺混损失机理分析 |
| 6.3.1 100%转速峰值效率工况压力分布 |
| 6.3.2 100%转速峰值效率工况损失分析 |
| 6.3.3 80%转速峰值效率工况压力分布 |
| 6.3.4 80%转速峰值效率工况损失分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于动量输运分析的缝类机匣处理设计策略 |
| 7.1 缝类机匣处理典型几何结构设计 |
| 7.2 跨声速压气机转子DTC机匣处理设计要素分析 |
| 7.2.1 轴向处理缝开口的动量输运分析方法 |
| 7.2.2 设计要素分析:半圆缝轴向位置 |
| 7.2.3 设计要素分析:处理缝腔体构型 |
| 7.2.4 设计要素分析:叶尖进口/处理缝开口轴向动量关系 |
| 7.3 一级半高亚声速压气机机匣处理设计要素分析 |
| 7.3.1 一级半高亚声速压气机失速机理 |
| 7.3.2 设计要素分析:间隙泄漏流轴向动量及处理缝开口动量分布 |
| 7.3.3 设计要素分析:处理缝开口轴向动量与扩稳能力的相关性 |
| 7.3.4 设计要素分析:处理缝开口射流流量与总体性能的相关性 |
| 7.4 低速压气机机匣处理设计要素分析 |
| 7.5 缝类机匣处理设计策略及应用 |
| 7.5.1 缝类机匣处理设计策略的提出 |
| 7.5.2 设计策略应用:轴向位置与扩稳能力 |
| 7.5.3 设计策略应用:轴向位置与峰值效率 |
| 7.5.4 缝类机匣处理设计准则 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 符号与标记 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）2.5级压气机内部流场数值仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 压气机流场测量国内外进展 |
| 1.2.1 压气机流场测量国外进展 |
| 1.2.2 压气机流场测量国内进展 |
| 1.3 压气机可转导叶国内外相关研究进展 |
| 1.3.1 压气机的防喘及旋转失速国内外进展 |
| 1.3.2 可调进口导叶及静叶国内外研究进展 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 数值模拟理论基础及压气机实验介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 控制方程组的离散方式 |
| 2.2.4 加速收敛技术 |
| 2.3 论文软件简介 |
| 2.3.1 UG |
| 2.3.2 NNUMECA |
| 2.4 实验台介绍 |
| 2.4.1 压气机介绍 |
| 2.4.2 进排气系统介绍 |
| 2.4.3 动力系统介绍 |
| 2.4.4 滑油冷却系统介绍 |
| 2.5 实验测量系统 |
| 2.5.1 总温总压及静压测量介绍 |
| 2.5.2 流量测量介绍 |
| 2.5.3 转速及扭矩测量介绍 |
| 2.5.4 安全性指标测量介绍 |
| 2.6 PDA流场测速介绍 |
| 2.6.1 PDA测量原理 |
| 2.6.2 测量装置 |
| 2.6.3 示踪粒子的选择 |
| 2.6.4 PDA速度转换 |
| 2.7 实验操控监测平台 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 压气机数值模拟计算分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象及网格划分 |
| 3.2.1 压气机基本参数 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 计算边界条件 |
| 3.3 网格无关性验证 |
| 3.4 特性曲线与实验结果分析 |
| 3.4.1 特性曲线结果分析 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.5 不同转速近喘及设计工况计算结果分析 |
| 3.5.1 极限流线、流面流线分析 |
| 3.5.2 不同转速下不同叶高相对马赫数云图分析 |
| 3.5.3 不同转速下不同叶片静压分布分析 |
| 3.6 结论 |
| 第4章 导叶转角对压气机流场的影响及内部流场实验分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 进口可转导叶模型生成与网格划分 |
| 4.3 转角度数值计算与实验测量结果分析 |
| 4.4 转角度流场及PDA速度测量对比分析 |
| 4.4.1 速度测量矢量对比分析 |
| 4.4.2 不同方向速度对比分析 |
| 4.5 转角度计算结果气流角分析 |
| 4.5.1 导叶出口气流角 |
| 4.5.2 第一级动叶进口气流角 |
| 4.5.3 第一级动叶出口气流角及静叶进口气流角 |
| 4.6 转角度计算结果熵分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、高速压气机不稳定流动声测量技术研究（论文参考文献）
- [1]孔式脉动抽吸控制高负荷压气机叶栅流动分离的机理研究[D]. 张洪鑫. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]高压比离心压气机失稳模式及机理研究[D]. 张英杰. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [3]基于深度学习的轴流压气机旋转失速预测研究[D]. 赵宏阳. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]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)
- [5]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)
- [6]基于谐波平衡法的压气机非稳定工况流场研究[D]. 王萌. 哈尔滨工程大学, 2020
- [7]机匣处理对跨音速压气机转子气动特性的影响研究[D]. 徐昂. 中国民航大学, 2019(02)
- [8]叶顶泄漏流控制对压气机旋转不稳定性影响研究[D]. 张永杰. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]轴流压气机轴向缝类机匣处理设计策略研究[D]. 朱铭敏. 上海交通大学, 2018
- [10]2.5级压气机内部流场数值仿真及实验研究[D]. 王繁成. 哈尔滨工程大学, 2018(08)