高负荷扩压叶栅内旋涡结构建模研究

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1、万方数据StudyonVortexStructureinaHighlyLoadedCompressorCascadeAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringbyKangDa(PowerMachineryandEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorZhongJingjunAssociateProfessorLuHuaweiJanuary20

2、15万方数据大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文!直鱼煎芷压吐拯凼旌遇结控建搓硒塞：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送

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4、要摘要气体流过叶栅的过程中会形成多种复杂的集中涡系，这些二次流旋涡的生成、演绎与发展支配着整个流场特性。目前，压气机叶栅的气动负荷不断提高，栅内呈现出更为显著的三维流动特征，二次流损失占总损失的比重日趋上升，为能更深入地揭示大转角压气机叶栅内的流动机理，探索叶栅内旋涡及旋涡间的相互作用关系就具有重要意义。本文在试验数据的基础上，应用NUMECA数值软件，校核了常用湍流模型对叶栅流场模拟精度的影响，寻找出最优的计算方法。借助拓扑分析理论，详细论述了大转角压气机叶栅内的三维定常旋涡结构，并构建出旋涡结构的模型图。此外，考虑到叶轮机械内的非定常固有属性，本文应用

5、CFX计算了叶栅S1流面的二维非定常流场，针对叶栅在大正冲角下的旋涡动态脱落过程进行了拓扑分析。分析认为，对于本文研究的大转角扩压叶栅流场，k—e(EWF)湍流模型具有更高的适用性。本文计算条件下，共发现九种涡系结构，其中，通道涡对流场的组织作用最强，流场出口最终形成集中脱落涡与通道涡并存的稳定状态。二维非定常计算表明，在大正冲角下叶栅流道内主要存在吸力面分离涡和尾缘涡，旋涡周期性地形成、脱落，脱落频率分别为104．7Hz和156．0Hz，吸力面分离涡抑制和归并与其临近的弱小旋涡，同时旋涡形成的低压区促使叶片局部气动负荷上升。关键词：扩压叶栅；旋涡结构；数

6、值模拟；拓扑分析万方数据英文摘要ABSTRACTVariousvorticesmayemergeduringgasflowthroughcompressorcascade．Andthecharacteristicsofwholeflowfieldareunderthedominationoftheformation，evolutionanddevelopmentofthesecondaryflowvortices．Astheloadofthecompressorimproved，theinternalflowpresentssignificantthree

7、-dimensionalcharacteristics，asthepercentageofsecondaryflowlossgoeshigher．Inordertouncoverthemechanismoftheintemalflowinahighlyloadedcompressorcascade，thevorticesaswellastheinteractiverelationshipsofthemwereanalyzedanddiscussedinthispaper．Firstly，numericalsimulationshavebeenconduct

8、edbydifferentturbulencemodelsinNU