【摘 要】
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压气机作为重型燃气轮机的核心零部件之一,其气动性能直接影响着燃气轮机的性能表现。可控扩散叶型作为压气机研究中备受关注的叶型,具有宽攻角范围、高负荷和边界层不易分离等特点。该叶型通过外形设计使其吸力面前缘附近的气体加速至最大马赫数以提供一个有利的压力梯度来保证层流边界层不发生分离,之后再使气体的流速降低并发生转捩。因此准确预测转捩点的位置在可控扩散叶型的设计中起着至关重要的作用。本文使用大涡模拟的数
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压气机作为重型燃气轮机的核心零部件之一,其气动性能直接影响着燃气轮机的性能表现。可控扩散叶型作为压气机研究中备受关注的叶型,具有宽攻角范围、高负荷和边界层不易分离等特点。该叶型通过外形设计使其吸力面前缘附近的气体加速至最大马赫数以提供一个有利的压力梯度来保证层流边界层不发生分离,之后再使气体的流速降低并发生转捩。因此准确预测转捩点的位置在可控扩散叶型的设计中起着至关重要的作用。本文使用大涡模拟的数值方法,对可控扩散叶型边界层转捩的问题开展研究。本文将着重关注雷诺数、攻角和来流湍流度对转捩位置的影响,分别选择了105、3×105和6×105三个雷诺数,3°、0°、-3°和-6°四个攻角与1%、5%和10%的三个来流湍流度作为研究的工况,通过观察速度的时均云图、流线图和瞬时速度云图、叶片表面的压力分布与叶片表面的阻力系数分布等方法来确定转捩的起始和结束的位置,并探究各个因素对转捩点位置的影响。结果表明,在本文研究的工况下,压力面边界层始终保持着层流的状态,对来流参数不敏感。而对于吸力面而言,雷诺数越大,转捩点的位置越靠近前缘。负攻角时,越偏离轴向位置,吸力面转捩点越远离前缘;正攻角时,吸力面前缘出现了层流分离泡,随后发生再层流化和再次转捩。
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