葉片粗糙度對壓氣機氣動特性影響的數(shù)值研究.pdf

1、燃氣輪機在運行過程中受到進氣顆粒雜質(zhì)和電化學腐蝕等的影響，壓氣機葉片承受著局部或整體損傷的風險，進而影響到燃氣輪機的運行效率和性能發(fā)揮。表面粗糙度增加是壓氣機葉片損傷的直接表現(xiàn)形式，并且隨運行時間的增加葉片粗糙度也會相應(yīng)增加。表面粗糙度在微觀上改變了葉片幾何型線，粗糙單元在增加了葉片表面摩擦的同時也使傳熱率大大增加，這將使壓氣機的內(nèi)部流動損失增加。由于壓氣機內(nèi)部流動復(fù)雜，而葉片表面粗糙度的直接影響往往局限于附面層內(nèi)，國內(nèi)外公開文獻報道的

2、對粗糙度的相關(guān)研究主要為平面葉柵試驗和對三維壓氣機的數(shù)值模擬研究。針對以上問題，本文使用商業(yè)軟件ANSYS CFX分別對T3平板和NASA Stage35試驗壓氣機開展了關(guān)于粗糙度的相關(guān)研究，主要涉及的內(nèi)容如下：
　　1.表面粗糙度對邊界層流動影響的研究。以T3平板為研究對象，使用CFX壁面函數(shù)處理方法和構(gòu)建Gauss型粗糙表面方法分別模擬粗糙度對平板邊界層流動的影響，考察粗糙度對表面摩擦系數(shù)、邊界層位移厚度、形狀因子等參數(shù)以及轉(zhuǎn)

3、捩過程的影響。同時對比評估兩種方法在研究粗糙表面流動數(shù)值模擬方面的差別，為研究表面粗糙度對壓氣機氣動特性影響的研究奠定基礎(chǔ)。
　　2.均勻粗糙度對壓氣機氣動特性的影響研究。在驗證了Stage35計算模型的有效性基礎(chǔ)上，分別對動葉和靜葉附加不同粗糙度值進行100％設(shè)計轉(zhuǎn)速下的數(shù)值模擬。分析葉片粗糙度對壓氣機總體性能和內(nèi)部流動的影響。結(jié)合壁面函數(shù)方法，擬合得到壓氣機損失參數(shù)與無量綱粗糙度之間的關(guān)系式。
　　3.非均勻分布粗糙度對