艦船燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)匣處理數(shù)值模擬研究.pdf

1、軍用大型水面艦艇的主動(dòng)力裝置中,燃?xì)廨啓C(jī)占有越來(lái)越大的比重,軸流壓氣機(jī)是現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的核心部件之一。各國(guó)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(jī)的研發(fā),因此要求壓氣機(jī)具有的更高的單級(jí)壓比和效率以及在更少的級(jí)數(shù)上實(shí)現(xiàn)更高的負(fù)荷,這就給壓氣機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了更新、更高的要求。如何以最小的代價(jià)拓寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)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(jī)低壓壓氣機(jī)為原型,針對(duì)該型機(jī)組巡航工況喘振裕度低、

2、經(jīng)濟(jì)性差等問(wèn)題開(kāi)展研究。本文主要進(jìn)行以下幾方面的研究:
　　1、對(duì)該壓氣機(jī)三級(jí)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)前后所對(duì)應(yīng)的不同轉(zhuǎn)角建立了兩套計(jì)算域模型,對(duì)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證網(wǎng)格及計(jì)算方法的可靠性。對(duì)兩套計(jì)算域模型在實(shí)壁機(jī)匣下的7個(gè)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(jì)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(shí)的壓氣機(jī)率先失速級(jí)及其危險(xiǎn)截面位置。詳細(xì)分析可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉對(duì)壓氣機(jī)總體性能的影響。
　　

3、2、針對(duì)靜葉尾緣處機(jī)匣端壁引氣對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響進(jìn)行了分析研究,計(jì)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(diǎn)效率略微增加。
　　3、深入分析原機(jī)型帶背腔的軸向斜槽機(jī)匣處理對(duì)壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響,得出此處理機(jī)匣以降低效率為代價(jià)獲得穩(wěn)定裕度的增加。
　　4、探索周向槽擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理,對(duì)比分析周向槽不同槽位和槽深以及開(kāi)槽面積對(duì)壓氣機(jī)性能的影響,依據(jù)其擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理對(duì)周向槽進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的周向槽處理機(jī)匣可同時(shí)提高穩(wěn)

4、定裕度和峰值效率。
　　5、在對(duì)自循環(huán)機(jī)匣處理的研究中,自循環(huán)機(jī)匣的噴射段入口位置、入口寬度和入口角度對(duì)壓氣機(jī)峰值效率影響很大,且入口位置應(yīng)存在最佳值。本文對(duì)三個(gè)自行設(shè)計(jì)的自循環(huán)機(jī)匣結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證了其在多級(jí)亞音速軸流壓氣機(jī)上的擴(kuò)穩(wěn)效果,其擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理主要從壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)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(gè)角度來(lái)揭示,并得出此處理機(jī)匣能獲得更高的穩(wěn)定裕度。對(duì)比分析低轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下不同結(jié)構(gòu)的機(jī)匣處理對(duì)壓氣機(jī)總體