毕业设计（论文）-尾缘厚度对跨声速叶栅流动影响的数值研究

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1、尾缘厚度对跨声速叶栅流动影响的数值研究院系航空航天工程学院专业飞行器动力工程班级94040402学号2009040404042姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年6月沈阳航空航天大学毕业设计（论文）摘要本课题以某型压气机的跨声速叶栅作为研究对象，加厚尾缘厚度，以观察尾缘厚度对跨声速叶栅流动的影响，运用数值模拟的方法，从叶栅的速度特性和攻角特性两方面入手，首先对比传统叶栅尾缘，研究了不同的尾缘厚度的叶栅尾缘附近的流动情况以及对跨音速叶栅整体气动性能的影响。研究其尾缘厚度的变化对跨音速叶栅通道内激波的位置、激波的强度、激波附面层之间的干扰

2、、以及激波后附面层的发展与分离的影响，研究静压增压比、损失系数、气流转折角、总压恢复系数的变化规律，概括阐述了气动性能产生变化的机理。通过计算，对比原型叶栅相应工况下的气动参数可以发现，增厚尾缘厚度减少了流通面积，减弱了叶栅通道的流通能力；增厚尾缘厚度的叶栅明显降低了叶型尾缘附近的静压，静压增压比也明显下降，不利于压气机对气体的增压做功；而且尾缘厚度的增加明显把激波位置向前推出，容易影响前一级叶栅的气流流动，而且叶背上的气体分离的位置因为激波的向前推出而明显前移，加重的附面层的分离损失，对整个叶型附面层的发展变化有消极的影响，降低了叶栅整体气动

3、性能；但是尾缘厚度增加到一定的程度以后，激波被完全推出叶栅通道，激波----附面层干扰减弱，损失系数有所下降，但是从总体上来分析，尾缘厚度的增加给叶栅带来的做功能力的削减更为厉害。关键词：跨声速叶栅；激波；损失系数；尾缘厚度；总压恢复系数；数值模拟；33沈阳航空航天大学毕业设计（论文）33沈阳航空航天大学毕业设计（论文）符号表进气角°损失系数-出气角°比热容J/(mol•K)几何进口角°b弦长mm几何出口角°f挠度mm气流转折角°i攻角°叶型弯角°k动能J落后角°r半径mm叶型前缘角°t栅距mm叶型后缘角°u、v、w速度m/s总压恢复系数-E能

4、量J粘性应力PaF力N动力粘度Pa•sMa马赫数-叶型安装角°P静压Pa密度kg/m3总压Pa增压比-R气体常数J/(mol•K)I内能JT温度K33沈阳航空航天大学毕业设计（论文）目录1绪论11.1压气机叶型发展与分类11.1.1叶型的设计方法概况21.1.2叶栅研究旨在航空发动机研究中的地位21.2通用研究方法方法41.2.1什么是计算流体动力学41.2.2计算流体动力学的工作步骤51.2.3计算流体力学的特点61.2.4计算流体动力学的应用领域71.2.5计算流体动力学的分支81.3国内外研究现状81.4损失机理的研究111.5本文的工作

5、122二维平面叶栅的理论知识202.1叶型的主要几何参数202.2平面叶栅的几何和气动参数212.3低速气流绕叶型流动的气动力特性222.4跨声速叶型的气动特性232.4.1局部激波的产生与发展232.4.2气流经过平面叶栅的基本流动253相关控制方程与求解模型273.1流体动力学控制方程273.1.1连续性方程273.1.2动量守恒方程273.1.3能量守恒方程283.2湍流模型——Spalart-Allmaras模型284模型的建立和计算3033沈阳航空航天大学毕业设计（论文）4.1计算模型的建立304.2叶型改型方法314.3数值计算方法

6、314.3.1计算区域网格划分314.3.2计算参数设置354.3.3计算过程监视参数375计算结果与分析385.1来流马赫数及攻角对平面叶栅增压比和损失系数的影响385.1.1衡量改型效果优劣的标准415.2叶型尾缘变厚对叶栅气动性能的影响415.2.1原型及改型叶栅的速度特性415.2.2原型及改型的攻角特性466结论546.1本文的主要工作及主要结论546.2对今后工作的建议55参考文献56致谢58附录Ⅰ原始叶型数据5933沈阳航空航天大学毕业设计（论文）33沈阳航空航天大学毕业设计（论文）1绪论航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，无论是在

7、军用还是民用的航空领域，都不可替代，不可或缺，随着飞机性能的提高，对航空发动机的性能要求也相应地提高，推动着航空发动机朝着高推重比、高负荷、高寿命、低油耗的方向发展。我国更是把航空发动机的研制作为国家重点发展项目，投资千亿元打造有自主知识产权的的大中型飞机用航空发动机，在不久的将来。我国自主研制、拥有知识产权的新型航空发动机“长江-1000”将面世并将逐步装备于我国研制、制造的大型飞机上，一举改变我国没有自主研制的大型飞机用航空发动机的历史。但是因为历史的原因，我国发动机水平与世界先进水平仍有较大差距，加上我国发动机长期依赖俄罗斯，对发动机的研

8、究也多局限于俄制发动机，而俄制发动机普遍存在寿命短、油耗高、推力低、制造工艺粗糙等问题，这也是我国发动机普遍存在的问题。想要改变这种现状，必须从发动机