艦船燃?xì)廨啓C機匣處理數(shù)值模擬研究.pdf

1、軍用大型水面艦艇的主動力裝置中,燃?xì)廨啓C占有越來越大的比重,軸流壓氣機是現(xiàn)代燃?xì)廨啓C動力裝置的核心部件之一。各國海軍致力于研發(fā)大檔功率(一般30000馬力以上)艦船燃?xì)廨啓C的研發(fā),因此要求壓氣機具有的更高的單級壓比和效率以及在更少的級數(shù)上實現(xiàn)更高的負(fù)荷,這就給壓氣機的運行穩(wěn)定性提出了更新、更高的要求。如何以最小的代價拓寬壓氣機的穩(wěn)定運行工作范圍是本文的研究意義之所在。本文以某艦船燃?xì)廨啓C低壓壓氣機為原型,針對該型機組巡航工況喘振裕度低、

2、經(jīng)濟性差等問題開展研究。本文主要進(jìn)行以下幾方面的研究:
　　1、對該壓氣機三級可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動前后所對應(yīng)的不同轉(zhuǎn)角建立了兩套計算域模型,對壓氣機設(shè)計點工況進(jìn)行數(shù)值模擬,驗證網(wǎng)格及計算方法的可靠性。對兩套計算域模型在實壁機匣下的7個轉(zhuǎn)速(從低工況的5000轉(zhuǎn)/分到高工況的7500轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行了詳細(xì)計算分析,得出不同轉(zhuǎn)速下其失速的原因,并獲得不同轉(zhuǎn)速時的壓氣機率先失速級及其危險截面位置。詳細(xì)分析可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉對壓氣機總體性能的影響。
　　

3、2、針對靜葉尾緣處機匣端壁引氣對各個轉(zhuǎn)速下壓氣機氣動性能的影響進(jìn)行了分析研究,計算分析結(jié)果表明:引氣使流量裕度和峰值效率以及近失速點效率略微增加。
　　3、深入分析原機型帶背腔的軸向斜槽機匣處理對壓氣機氣動性能的影響,得出此處理機匣以降低效率為代價獲得穩(wěn)定裕度的增加。
　　4、探索周向槽擴穩(wěn)機理,對比分析周向槽不同槽位和槽深以及開槽面積對壓氣機性能的影響,依據(jù)其擴穩(wěn)機理對周向槽進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)過優(yōu)化后的周向槽處理機匣可同時提高穩(wěn)

4、定裕度和峰值效率。
　　5、在對自循環(huán)機匣處理的研究中,自循環(huán)機匣的噴射段入口位置、入口寬度和入口角度對壓氣機峰值效率影響很大,且入口位置應(yīng)存在最佳值。本文對三個自行設(shè)計的自循環(huán)機匣結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,驗證了其在多級亞音速軸流壓氣機上的擴穩(wěn)效果,其擴穩(wěn)機理主要從壓氣機內(nèi)部流動變化的改變,湍流粘性的變化以及功沿葉高的重新分配等幾個角度來揭示,并得出此處理機匣能獲得更高的穩(wěn)定裕度。對比分析低轉(zhuǎn)速和設(shè)計轉(zhuǎn)速下不同結(jié)構(gòu)的機匣處理對壓氣機總體