三级风扇数值优化及二维翼型失速流动和雷诺数影响研究

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本文对某三级风扇进行数值优化，以提高其气动性能。为充分反映叶排间的相互作用，优化过程在全三级环境中完成。原叶型的流场计算结果显示，第二级静叶根部通道涡的存在及其诱发的第二、三级静叶吸力面根部分离，限制了风扇性能的进一步提高。本文针对流场分析结果，运用弯掠叶片技术，通过改变叶片沿周向、轴向的积叠规律对第二、三级静叶实施优化，并借助NUMECA软件的Design3D软件包参数寻优。优化结果表明，第二级静叶采用适当的弯叶型或第三级静叶采用适当的掠叶型都可以使三级风扇的整体性能得到改善，但在性能改善的程度和作用机制上存在差异。流场分析表明，多级环境中弯或掠叶片都可以通过改变沿径向密流分布对其它叶排施加影响，都能借助低能流体迁移控制端壁流动，但掠叶片同时具有对主流的迁移作用，这就使得掠叶片对沿径向密流分布的影响要大于弯叶片；随转速下降，弯叶片的流体迁移作用被增强，掠则相反。此外发现，在多级环境中分别优化获得的弯、掠叶片，组合应用后并未能获得双重的性能收益。在973项目资助下，本文还进行了二维翼型失速流动和雷诺数影响的数值研究。K-ω SST湍流模型与单方程的SA模型被结合使用，以适应大攻角范围翼型绕流的数值模拟。计算结果显示：随攻角增大，上翼面由尾缘分离涡过渡到前后缘交替脱落分离涡后，分离涡对下翼面压力分布有较大影响。来流攻角的继续增大会使这种影响减至很小，而前后缘分离涡的脱落时间间隔增大。雷诺数变化主要影响上翼面前后缘出现交替脱落分离涡时的攻角区域，且雷诺数越大，雷诺数变化引起的升阻系数变化越小。

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作者
靳允立;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科工程热物理
授予学位硕士
导师姓名胡骏;
年度 2008
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类发动机零部件;
关键词
三级风扇; 数值优化; 气动性能; 失速流动; 雷诺数; 流场计算; 风扇性能; 流场分析;

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