转静流线体间静止流线体尾流抖动特性及调控方法

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51176013
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
杨策
依托单位：
北京理工大学
学科分类：
E0602.内流流体力学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
杨长茂；赵奔；曹允；刘尹红；刘尚涛；李杜；
关键词：
抖动尾流尾流调控流线体时序位置

项目摘要

多排转静流线体间，静止流线体尾流抖动行为影响着转静流线体间相互作用，尾流和主流的掺混，气动噪声特性，还会引起转动流线体发生振动。已有研究很少涉及多排转静流线体间静止流线体的尾流抖动现象及其调控方法。针对这一问题，本研究工作的主要目的是揭示转静流线体间抖动尾流流动形态特性，以及如何对抖动尾流进行调控，使其具有最小的流动损失。为了实现上述研究目的，本工作从以下几个部分展开：(1)明确静止流线体表面边界层形态对其尾流抖动特性的诱导效应；(2)发现上下游转动流线体时序位置对静止流线体尾流抖动幅值、掺混损失、输运特性的影响机理；(3)确定静止流线体尾流抖动幅值差异性对尾流流动形态演化过程产生的影响；(4)提出静止流线体尾流抖动幅值、频率和掺混损失的调控方法。研究结果可以丰富对多排转静流线体间静止流线体尾流抖动特性的认识。

结项摘要

多排转静叶片排间，叶片尾流抖动行为影响着叶片排间相互作用，尾流和主流的掺混，气动噪声特性，还会引起转子叶片发生振动。已有研究很少涉及多排转静叶片排的尾流抖动现象及其调控方法。针对这一问题，本研究工作的主要目的是揭示转静叶片排间抖动尾流流动形态特性，以及如何对抖动尾流进行调控，使其具有最小的流动损失。. 首先研究了两排叶片间的转静干涉与叶片尾迹抖动行为关系。然后依据三排叶片组成的轴径流组合压气机模型，研究两个转静子干涉同时存在情况下叶轮机械内部尾迹非定常干涉耦合叠加特性，并建立代表多因素的变量叠加模型。借鉴模型分解方法，将某些干涉因素对应变量从叠加公式中分离，用于展示非定常因素时域耦合叠加特征。研究主要结论如下：.(1) 认为下游叶片势流场是上游叶片尾迹发生抖动的主导因素。下游叶片势流造成叶片排之间区域周向压力分布不均。随着叶片转动，上游叶片尾迹两侧压力差正负交变。这个正负变化压力梯度是叶片尾迹发生抖动行为的驱动力。(2) 描述了上游叶片尾迹对下游叶片尾迹抖动特性的异步干涉现象。上游叶片尾迹通过与下游叶片边界层干涉方式改变下游叶片边界层局部厚度，随后叶片两侧增厚边界层异步汇入尾迹，影响下游叶片尾迹抖动特性。(3) 中间叶片排尾迹抖动特性是由上下游叶片排共同决定的。当上下游叶片干涉频率不同时，中间叶片抖动周期为两个影响因素周期的最小公倍数。当上下游叶片排干涉频率相同时，中间叶片尾迹抖动周期与上下游叶片排通过频率相同。(4) 建立了影响因素耦合叠加公式，成功获得部分影响因素时域叠加特征。时域叠加波形图显示：当两个因素以“波峰-波峰”或“波谷-波谷”相对相位叠加时，中间叶片尾迹抖动幅值最大。而当两个因素以“波峰-波谷”相对相位叠加时，中间叶片尾迹抖动幅值最小。.项目研究结果有助于推进叶轮机械非定常设计体系的建立和实现非定常干涉或多因素耦合干涉的有效组织。