尾部噴氣對(duì)尾跡區(qū)流動(dòng)影響的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究.pdf

1、由于葉輪機(jī)械內(nèi)部復(fù)雜的三維粘性流動(dòng)，造成附面層在葉片出口邊脫離，從而在葉柵出口處形成尾跡，引起尾跡損失。尾跡損失對(duì)葉輪機(jī)械的工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性有很大影響，也是葉輪機(jī)械主要的噪聲源之一。大量研究表明，通過(guò)控制和改善尾跡區(qū)的流動(dòng)，可以有效地提高葉輪機(jī)械的效率并降低噪聲。本文采用在葉片尾部噴氣的方式控制尾跡區(qū)的流動(dòng)，研究尾部噴氣對(duì)尾跡區(qū)流動(dòng)的影響，探求流場(chǎng)內(nèi)部的流動(dòng)機(jī)理，為進(jìn)一步提高葉輪機(jī)械的氣動(dòng)性能和聲學(xué)性能提供理論依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)測(cè)

2、量和數(shù)值模擬是研究葉輪機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)的基本方法，本文正是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法來(lái)研究尾部噴氣對(duì)尾跡流動(dòng)的影響。 本文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下： 1、借助熱線測(cè)試手段，對(duì)以平板為翼型的靜子模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，獲得了在純尾跡和無(wú)動(dòng)量虧損尾跡這兩個(gè)不同尾部噴氣工況下尾跡區(qū)的軸向速度周向分布、尾跡特征尺度向下游傳播的特性以及兩種尾跡的頻譜特性，分析了在這兩個(gè)尾跡工況下尾跡區(qū)的流動(dòng)特點(diǎn)。 2、利用CFX軟件平

3、臺(tái)對(duì)壓縮機(jī)葉柵和平板葉柵的尾跡區(qū)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較。研究發(fā)現(xiàn)，SST湍流模型對(duì)靜子尾跡模擬的效果最好，數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，說(shuō)明數(shù)值模擬能捕捉到尾跡區(qū)流場(chǎng)變化的基本特點(diǎn)，但在近尾跡區(qū)還存在一定差異。 3、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果都捕捉到了純尾跡和無(wú)動(dòng)量虧損尾跡的流動(dòng)特點(diǎn)，在不同流向平面上流動(dòng)特性具有相似性。 4、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究表明，尾部噴氣可減小尾跡區(qū)的速度虧損，當(dāng)噴氣達(dá)到無(wú)動(dòng)量虧損尾跡

4、工況時(shí)，尾跡區(qū)動(dòng)量虧損幾乎為零，在相應(yīng)軸向位置上的尾跡寬度略小于純尾跡的尾跡寬度。 5、根據(jù)兩種尾跡工況下近尾緣區(qū)中心點(diǎn)處的速度頻譜圖分析，發(fā)現(xiàn)在純尾跡下存在110Hz渦脫落頻率，而無(wú)動(dòng)量虧損尾跡則沒(méi)有頻率峰值，說(shuō)明尾部噴氣消除了靜子的渦脫落特性。 本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了尾部噴氣對(duì)尾跡區(qū)流動(dòng)的影響，分析了不同噴氣量下尾跡區(qū)的流動(dòng)特征，對(duì)于進(jìn)一步改善葉輪機(jī)械的氣動(dòng)性能和聲學(xué)性能具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)