论文摘要
高温气冷堆和非传统燃料外燃式热机使布雷登循环氦气轮机面临很好的发展前景。氦气压气机如果采用常规的空气压气机规律设计,则其单级压比小、级数过多,这是未来发展必须解决的一个课题。针对此问题,本文对一种可成倍提高氦气压气机级加功量的新型速度三角形进行了分析介绍,用空气平面叶栅试验数据和经验规律对新型氦气叶栅进行了叶型损失估算和基元级叶型效率估算。在对所选湍流模型和网格划分首先进行了校准的基础上,采用FLUENT6.3流体分析软件对新型氦气叶栅流场进行了数值模拟,并分析了叶栅最大相对厚度对叶栅性能的影响。数值模拟结果显示:与常规设计相比,当进口马赫数为0.466至0.7013时,此新型基元级的加功量可以增加2至4倍,从而成倍的减少氦气压气机的级数,而叶型效率仍可达到0.939至0.894;气流转折角达到38.75°至49.43°;出口气流角达到0.78°至-12.45°;流场基本没有出现分离现象;减小叶栅最大相对厚度可以提高叶型效率。由于空气平面叶栅为低速试验,并缺乏新型叶栅结构参数下的试验数据支持,用空气平面叶栅经验估算新型氦气叶栅性能在较高马赫数下偏差较大。本文数值模拟的叶栅仍然采用了传统的原始叶型厚度分布（C4叶型）,对叶片厚度分布或气流通道形状进行优化设计预计还有较大的提升性能的潜力。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景1.2 国内外研究状况1.2.1 国外发展状况1.2.2 国内发展状况1.3 氦气压气机的设计方法1.4 论文主要研究内容第2章 氦气压气机气动特点2.1 氦气的基本特性2.2 常规叶型设计的气动特点2.2.1 气流马赫数低2.2.2 单级压比小2.3 氦气叶栅的特点2.4 空气试验的经验公式对氦气压气机的适用性问题2.5 本章小结第3章 新型基元级的理论研究3.1 引言3.2 大转折角叶栅3.3 基元级的无量纲特性参数和叶栅稠度的选取3.3.1 级的反动度3.3.2 能量头系数3.3.3 流量系数3.3.4 叶栅稠度的选取3.4 新型速度三角形3.5 新型基元级叶型损失和叶型效率的计算方法3.5.1 扩压因子3.5.2 总压损失系数3.5.3 叶型效率3.6 计算结果与分析3.7 本章小结第4章 数值模拟方法和常规叶型设计与数值模拟4.1 数值模拟方法4.1.1 基本控制方程4.1.2 湍流模型4.1.3 壁面函数4.1.4 计算网格4.1.5 边界条件4.2 常规叶型设计4.2.1 叶型几何参数的影响4.2.2 冲角、落后角和弯角的选取4.2.3 叶型设计参数的选取4.3 数值计算方法的校核4.3.1 叶型表面压力系数校核4.3.2 气流弯角的校核4.3.3 级总压损失校核4.4 常规叶型数值模拟4.4.1 数值模拟参数4.4.2 数值模拟结果4.4.3 模拟结果分析与比较4.5 本章小结第5章 大转折角氦气平面叶栅设计及数值模拟5.1 引言5.2 氦气平面叶栅设计5.2.1 叶型几何参数5.2.2 叶栅气动参数5.3 氦气平面叶栅的数值模拟5.3.1 数值模拟结果5.3.2 马赫数等值线5.3.3 流线图5.3.4 局部速度矢量图5.4 模拟结果分析与比较5.5 叶栅最大相对厚度对叶栅性能的影响5.5.1 流场最大马赫数5.5.2 分离现象5.5.3 级叶型效率5.6 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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标签：氦气论文; 压气机论文; 叶栅论文; 速度三角形论文; 数值模拟论文;
