跨声速风扇小叶片掠形设计数值模拟研究

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1、硕士学位论文跨声速风扇小叶片掠形设计数值模拟研究NumericalSimulationonSmallBladeSweptDesignofTransonicFanRotor学21003098完成日期：2013-5-5大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同

2、志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：燧孝垄煎应业主生虽逊煎日塑盗握丝强盐作者签名：—÷p止吼丛年』月王日大连理工大学硕士学位论文摘要随着计算机技术的发展，利用数值模拟的方法来研究先进气动设计方法在叶轮机械领域研究中变得更加容易，也更加准确，特别是对于几何复杂不易于实验研究的技术。本文就选取了在跨声速风扇转子中运用小叶片前缘掠形设计的分流叶片技术来进行研究。小型涡扇发动机因其强调低成本、高可靠性、宽广的工作范围而对设计提出特殊的要求，分流叶片技术具有轴向尺寸小、加功

3、量大、交工况特性较好的特点，在该领域具有独特的技术优势。但目前小叶片前缘掠形设计的文献还未见发表，本文对直纹面小叶片进行对比方案的重设计，利用NUMECA软件进行了三维全粘有间隙的二阶精度TVD格式的数值模拟，两个流道总网格点数达到70万，获得了转子设计转速下的整条工作曲线。通过s1、s3截面、周向平均、壁面极限流线分析等后处理手段，对各个方案的内部流动进行了比对分析，发现对于本文所选取的一类风扇转子来讲，设计工况下小叶片前缘掠形可以比常规方案提高效率0．3％，通流能力基本不变。小叶片前缘掠形会显著影响到流道内部正激波的位置和激波强度，但不

4、会对小叶片压力面顶部的激波造成影响。在近喘振工况下，流道中首先在顶部大叶片吸力面波足位置后出现低速区，发展为分离回流流动，进入小叶片两侧流道后两侧流速明显不同，即使小叶片前掠也无法抑制附面层流动。在近拥塞点工况下，小叶片掠形会影响流道“九”型激波的强度及位置，并重构流道中的扩压形式和负荷分布。本文所获得的小叶片前缘掠行对转子性能的影响规律，对今后的此类研究及该项技术的工程应用具有良好的指导意义。关键词：跨声速风扇；分流叶片；数值模拟；小叶片前掠跨声速风扇小叶片掠形设计数值模拟研究NumericalSimulationonSmallBlade

5、SweptofTransonicFanRotorAbstractWiththedevelopmentofcomputertedmology,researehonadvancedpneumaticmethodbecomesmoreexactandeasierbynumericalsimulation，especiallyforcomplexgeometrynoteasytoexperiment．Thispaperselectsthesplittervanesofsmallbladefront-sweptdesignonatransonicfa

6、nrotortoresearch．Smallturbofanenginehasuniquetechnicaladvantagesbecauseitemphasizeslesscost,higherreliability,broaderscopeofworkandthetechnicalofsplittervaneshascharacteristicsofsmallaxialsize，bigamountoffinishandbettervariableconditionperformance．Atpresent，therearenoartic

7、alsofsmallbladefront—sweptdesignt0bepublished．Thispaperrepeatedscontrastdesigntosmallstraightgrainsurfaceblade，makesthree-dimensionalinthewholegluegapwithsecondorderaccuracyTVDformatofnumericalsimulationbyNUMECAsoil．ware，thetotalgridpointsoftwoflowchannelsupto700000，andacq

8、ukesawholeworkingcurveundertherotor’sdesignspeed．Afterpost-processingtothecrosssectionS1a