氦透平膨胀机叶轮分析与设计

《氦透平膨胀机叶轮分析与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：培养单位：2013年05月ByLiuXiaodongADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringHefeiInstituteofPhysicsScience，ChineseAcademyofSciences05，2013中国科学院合B嘞履科

2、学研究院硕士学位论文致谢首先感谢我的导师庄明研究员，使我能够有这个机会在等离子体物理研究所进行研究生学习。本论文从研究课题方向的确定，到研究课题过程的进行都是在庄老师的指导下进行的。在硕士研究生期间，导师庄明硪究员在学习上和工作上给了我很多的督促和帮助，对我的生活和学习都非常的照顾，而且给我的毕业论文提了很多建设性意见。在这里非常感谢老师的关心和教诲。在研究生期间，我所在的低温工程研究室领导和各位职工对我的学习和生活都有相当大的帮助，让我很好地融入到了集体之中。在参与的历次EAST实验中，他们教会我很多低温工程建设实际方面的东西，在这里向他们深表感谢。氦透平研究

3、组对我课题的完成提供了很多的帮助。尤其是付豹师兄给我提供了俄罗斯透平设计的参数和图纸，而且指弓l我去找相关领域的专家请教，在氦透平研究这方面给了我很大的帮助。在这里向他致谢。除此之外，在中科院等离子体物理研究所学习和生活的这段时间，得到了其他研究室和研究生部常煜红老师的帮助，因此向他们致以我诚挚的谢意。即将完成人生的重要阶段一硕士学习，我的内心充满激动和感恩，毕业设计从最初的确定课题至此时论文的撰写，父母给了我无言的帮助，感谢我的父母，为了避免分散我的注意力，他们默默地完成家里的大大小小的事务，独自包揽所有的苦恼。在这里深深感谢父母的用心良苦，祝愿父亲母亲身体永

4、远健康!最后再次感谢低温工程研究室为我提供了良好的完成毕业设计的环境。再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的老师和同学，请接受我深深的谢意。中国科学院合§B物质科学研究院硕士学位论文学位论文原创性声明郑重声明：本人呈交的学位论文《氦透平膨胀机叶轮分析与设计》，是在导师的指导下，进行研究工作取得的成果。论文中所有数据、图片资料均真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有的著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位，本学位论文原刨性声明的法律

5、责任由本人承担。本人签名：望13受蓥示日期：20三堡兰圈趋旦中国科学院台肥物质科学研究院硕士学位论文主要符号表绝对速度(m／s)相对速度(m／s)边界层内部相对速度(m／s)质量流量(kg／s)压力(押a)熵(J／kg．K)定压比热容(J／kg．K)欧拉功(J／kg)沿准正交线的长度(m)叶片厚度(m)损失系数角速度(tad／s)速度厚度(m)位移厚度(珀)动量厚度(m)能量耗散厚度(m)焓厚度(m)密度(kg／m3)气流角角坐标叶片涡(m2／s)喷嘴膨胀比准正交线编号流线编号压缩因子径向坐标轴向坐标Cw趼PS0pstE∞万盈疋西唾pe人njkZrz中国科学院合

6、肥物质科学研究院硕士学位论文m下角标符号i01∞e／uBbm113i上角标符号流线长度(m)叶轮进口叶轮出口边界层外缘无限多叶片切向分量叶片流面与叶片分离点物理量在子午面上分量考虑边界层损失时叶轮的效率喷嘴进口平均值无量纲值滞止状态参数中国科学院食肥物质j5i}学研究院硕士学位论文摘要氦低温系统的稳定运行为EAST托卡马克聚变实验提供基本条件。作为氦低温系统的核心设备，氦透平膨胀机必须满足所需要的制冷量，进而氦透平的核心部件叶轮必须实现设计的热力参数。然而，氦透平膨胀机的研究没有引起国内足够重视。基于这样的背景，本论文结合三元流理论对氦透平膨胀机核心部件叶轮进行

7、研究。具体内容包括现有的氦透平TC和TD叶轮的正问题分析，叶轮内部边界层摩擦的损失模型，基于指定热力参数的氦透平叶轮的反问题设计，以及数值分析和实验结果对比。首先，对EAST低温系统中现有氦透平叶轮进行正问题分析。本文结合三维绘图软件CATIA和AutoCAD，获取现有叶轮规则的几何参数，进而确定叶轮流道流体氦热力状态，最终基于改进的流线曲率法对氦透平叶轮进行正问题分析。其次，对氦透平叶轮流道进行了流动损失分析。本文主要考虑叶轮轴向涡流和流道边界层效应对效率的影响。重点推导得出非理想气体的可压缩湍流边界层能量方程，为计算边界层损失提供了准确的数学模型。同时利用F

8、ortran编制了计算机