| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 主要符号说明 | 第22-24页 |
| 缩略词 | 第24-25页 |
| 第一章 绪论 | 第25-45页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第25-27页 |
| 1.2 压气机内部流动结构及研究现状 | 第27-33页 |
| 1.2.1 压气机转子叶尖间隙流 | 第27-30页 |
| 1.2.2 压气机内叶排间的非定常相互作用 | 第30-33页 |
| 1.2.2.1 转子-静子叶排间相互作用 | 第30-31页 |
| 1.2.2.2 转子-转子叶排间相互作用 | 第31-32页 |
| 1.2.2.3 静子-静子叶排间相互作用 | 第32-33页 |
| 1.3 压气机内的流动损失及主要的被动减损方法 | 第33-40页 |
| 1.3.1 主要流动损失及其来源 | 第33-35页 |
| 1.3.2 三维叶片弯掠设计技术 | 第35-38页 |
| 1.3.3 非对称端壁技术 | 第38-40页 |
| 1.4 高压压气机后面级的低速模拟技术 | 第40-43页 |
| 1.4.1 低速模拟技术国内外研究综述 | 第40-41页 |
| 1.4.2 低速模拟实验一般步骤 | 第41-43页 |
| 1.4.3 低速模拟实验的适用性及其特点 | 第43页 |
| 1.5 本文主要研究工作 | 第43-45页 |
| 第二章 数值方法及实验测试系统 | 第45-62页 |
| 2.1 NUMECA软件包简要介绍 | 第45-46页 |
| 2.1.1 结构网格生成器AutoGrid5 | 第45页 |
| 2.1.2 流场求解器EURANUS | 第45-46页 |
| 2.1.3 后处理工具CFView | 第46页 |
| 2.1.4 叶片参数化建模及拟合工具AutoBlade | 第46页 |
| 2.2 数值计算方法 | 第46-50页 |
| 2.2.1 叶轮机械内部流动控制方程组 | 第46-48页 |
| 2.2.2 湍流模型 | 第48-49页 |
| 2.2.3 控制方程组的空间和时间离散 | 第49页 |
| 2.2.4 加速收敛技术 | 第49页 |
| 2.2.5 非定常计算方法介绍 | 第49-50页 |
| 2.3 CFD数值模拟结果的校验 | 第50-57页 |
| 2.3.1 四级压气机LSRC1第3级转子算例 | 第50-53页 |
| 2.3.1.1 网格密度对数值计算结果的影响 | 第51-52页 |
| 2.3.1.2 湍流模型对数值结果的影响 | 第52-53页 |
| 2.3.2 四级压气机LSRC2算例 | 第53-57页 |
| 2.3.2.1 网格密度对多级压气机计算结果的影响 | 第54-55页 |
| 2.3.2.2 湍流模型对多级压气机计算结果的影响 | 第55页 |
| 2.3.2.3 计算结果与实验结果流场的对比 | 第55-57页 |
| 2.4 实验测试系统 | 第57-60页 |
| 2.4.1 低速压气机实验台 | 第57-58页 |
| 2.4.2 测量用探针 | 第58-59页 |
| 2.4.3 位移机构 | 第59-60页 |
| 2.4.4 数据采集仪器 | 第60页 |
| 2.4.5 PIV测量系统 | 第60页 |
| 2.4.6 高频压力传感器 | 第60页 |
| 2.5 本章小结 | 第60-62页 |
| 第三章 低速原型轴流压气机气动设计及内部详细流动结构研究 | 第62-105页 |
| 3.1 低速模拟准则参数 | 第62-64页 |
| 3.2 低速模拟目标的建立 | 第64-65页 |
| 3.2.1 高压压气机、被模拟级以及被模拟工况简介 | 第64页 |
| 3.2.2 高压压气机及被模拟级总体参数及被模拟点性能分析 | 第64-65页 |
| 3.2.3 被模拟级几何及气动参数简介 | 第65页 |
| 3.3 低速压气机的气动设计 | 第65-74页 |
| 3.3.1 低速模拟级总体参数设计 | 第65-67页 |
| 3.3.2 低速模拟级S2流面气动设计 | 第67-69页 |
| 3.3.3 低速压气机叶型设计 | 第69-72页 |
| 3.3.4 压气机进口端区流动堵塞的模拟 | 第72-74页 |
| 3.4 实验主要内容 | 第74-75页 |
| 3.5 实验测量方案 | 第75-81页 |
| 3.5.1 测点布置 | 第75页 |
| 3.5.2 压气机及模拟级总体性能测量 | 第75-76页 |
| 3.5.3 进口端壁附面层内总压的测量 | 第76页 |
| 3.5.4 叶排间参数测量 | 第76-77页 |
| 3.5.5 静子叶片表面压力分布测量 | 第77-78页 |
| 3.5.6 静子叶片通道内流场测量 | 第78-79页 |
| 3.5.7 转子叶片通道内PIV测量 | 第79-80页 |
| 3.5.8 转子尖部区域动态静压测量 | 第80-81页 |
| 3.6 主要气动参数的不确定度分析 | 第81-82页 |
| 3.7 实验结果及分析 | 第82-103页 |
| 3.7.1 压气机及模拟级总体性能 | 第82-83页 |
| 3.7.2 进口端壁附面层 | 第83-86页 |
| 3.7.3 四孔探针测得的叶排间流场 | 第86-95页 |
| 3.7.3.1 云图 | 第86-87页 |
| 3.7.3.2 第3级进、出口截面二次流矢量 | 第87-88页 |
| 3.7.3.3 周向平均结果 | 第88-95页 |
| 3.7.4 第3级静子表面静压 | 第95-96页 |
| 3.7.5 第3级静子叶片通道内流场 | 第96-98页 |
| 3.7.5.1 马赫数云图 | 第96-97页 |
| 3.7.5.2 总压恢复系数 | 第97页 |
| 3.7.5.3 轴向涡量云图 | 第97-98页 |
| 3.7.6 第3级转子叶片通道内流场 | 第98-99页 |
| 3.7.7 第3级转子机匣壁面动态静压 | 第99-103页 |
| 3.8 本章小结 | 第103-105页 |
| 第四章 低速压气机模拟级改进设计及内部详细流动结构研究 | 第105-155页 |
| 4.1 多级压气机模拟级改进设计 | 第105-118页 |
| 4.1.1 计算方法 | 第105-106页 |
| 4.1.2 转子改进设计 | 第106-108页 |
| 4.1.3 静子改进设计 | 第108-110页 |
| 4.1.4 改进设计最终方案 | 第110-118页 |
| 4.1.4.1 最终方案及与原型几何的对比 | 第110-112页 |
| 4.1.4.2 所选方案详细气动分析 | 第112-118页 |
| 4.2 实验方案概要 | 第118-120页 |
| 4.2.1 转子出口G截面流场测量 | 第118页 |
| 4.2.2 转子尖部区域动态压力测量 | 第118-119页 |
| 4.2.3 叶排间采用稳态/动态复合总压探针进行流场测量 | 第119-120页 |
| 4.3 实验结果及分析 | 第120-153页 |
| 4.3.1 压气机及模拟级总体性能 | 第120-123页 |
| 4.3.2 四孔探针测得的叶排间流场 | 第123-130页 |
| 4.3.2.1 云图 | 第123-125页 |
| 4.3.2.2 周向平均结果 | 第125-130页 |
| 4.3.3 动态探针测得的叶排间流场 | 第130-142页 |
| 4.3.3.1 第3级进口流场 | 第130-135页 |
| 4.3.3.2 第3级出口流场 | 第135-138页 |
| 4.3.3.3 第3级转子出口流场 | 第138-142页 |
| 4.3.4 第3级静子表面静压 | 第142-144页 |
| 4.3.4.1 设计点 | 第142-143页 |
| 4.3.4.2 不同工况下的对比 | 第143-144页 |
| 4.3.5 第3级静子叶片通道内流动 | 第144-149页 |
| 4.3.5.1 马赫数云图 | 第144-146页 |
| 4.3.5.2 总压恢复系数云图 | 第146-147页 |
| 4.3.5.3 轴向涡量云图 | 第147-148页 |
| 4.3.5.4 静压系数云图对比 | 第148-149页 |
| 4.3.6 第3级转子机匣动态静压 | 第149-153页 |
| 4.4 本章小结 | 第153-155页 |
| 第五章 压气机转子叶尖流动结构的探索 | 第155-179页 |
| 5.1 研究对象 | 第155-156页 |
| 5.2 叶尖间隙内泄漏流流动结构分析 | 第156-158页 |
| 5.3 叶尖间隙内流动损失分析 | 第158-160页 |
| 5.4 不同叶尖间隙下叶尖流动结构的对比 | 第160-162页 |
| 5.5 不同工况下叶尖区域内流场情况及分析 | 第162-166页 |
| 5.6 不同进口端壁附面层厚度对转子性能的影响 | 第166-173页 |
| 5.6.1 数值方法及边界条件 | 第167页 |
| 5.6.2 对转子总体特性的影响 | 第167-168页 |
| 5.6.3 对叶尖流场结构的影响-设计点工况 | 第168-171页 |
| 5.6.4 对叶尖流场结构的影响-近失速点工况 | 第171-173页 |
| 5.7 转子叶顶自激非定常流动研究 | 第173-178页 |
| 5.8 本章小结 | 第178-179页 |
| 第六章 总结与展望 | 第179-183页 |
| 6.1 总结 | 第179-180页 |
| 6.2 本文创新点 | 第180-182页 |
| 6.3 展望 | 第182-183页 |
| 参考文献 | 第183-196页 |
| 致谢 | 第196-197页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第197-199页 |
