双级涡流器出口流场的PIV试验研究

论文摘要

本论文对航空发动机燃烧室涡流器的类型、涡流器的性能表征参数以及涡流器的研究与发展现状进行了综述；对几种典型的流场测试技术：热线测速技术(HWA)、激光多普勒测速技术(LDV)、相位多普勒测速技术(PDA)以及粒子图像测速技术(PIV)进行了介绍和比较。分析认为,对于复杂、多维的涡流器出口流场,采用PIV进行测量更具有优势。本论文设计了两种不同结构类型的涡流器：双级径向斜切孔式涡流器与双级径向叶片式涡流器,对这两种涡流器进行了理论计算,计算结果表明：在相同的进口条件下,双级径向斜切孔式涡流器的流量系数、流阻系数均比双级径向叶片式涡流器的大,但它们之间的旋流数相当；采用PIV对这两种涡流器的出口流场进行了试验研究,试验研究结果表明：双级径向叶片式涡流器出口形成双涡回流区,而双级径向斜切孔涡流器出口形成单涡回流区,双级径向叶片式涡流器优于双级径向斜切孔式涡流器的回流区。利用CFD软件对这两种涡流器的出口流场进行了数值模拟,数值模拟得到的涡流器出口流场与PIV测量的流场结果相似。通过上述研究,对涡流器的出口流场有了更为直观的认识,获得了涡流器出口流场的一些有用数据,积累了利用PIV测量涡流器出口复杂流场的经验,对航空发动机燃烧室涡流器的设计与试验研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 涡流器的功能和类型
• 1.3 涡流器的性能表征参数
• SW'>1.3.1 流量系数μ_SW
• S'>1.3.2 流阻系数ξ_S
• 1.3.3 旋流数S
• 1.4 涡流器研究现状
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 几种典型的流场测试技术
• 2.1 引言
• 2.2 热线测速技术（HWA）
• 2.3 激光多普勒测速技术（LDV）
• 2.4 相位多普勒测速技术（PDA）
• 2.5 粒子图像测速技术（PIV）
• 第3章 双级涡流器设计及性能计算
• 3.1 双级涡流器设计
• 3.2 双级涡流器性能计算
• SW'>3.2.1 流量系数μ_SW
• S'>3.2.2 流阻系数ξ_S
• 3.2.3 旋流数S
• 3.3 小结
• 第4章 PIV流场试验器、试验件设计及试验研究
• 4.1 PIV流场试验器
• 4.2 试验件设计
• 4.3 试验研究方案
• 4.4 PIV流场试验研究结果
• 4.4.1 双级径向斜切孔式涡流器
• 4.4.2 双级径向叶片式涡流器
• 4.4.3 小结
• 第5章 双级涡流器出口流场数值模拟
• 5.1 计算模型
• 5.1.1 基本守恒方程组
• 5.1.2 湍流模型
• 5.2 数值计算
• 5.2.1 离散方程
• 5.2.2 离散方程的求解
• 5.2.3 边界条件
• 5.3 软件的选择和模型的建立
• 5.3.1 计算软件的选择
• 5.3.2 几何模型
• 5.4 数值模拟结果
• 5.4.1 双级径向斜切孔式涡流器
• 5.4.2 双级径向叶片式涡流器
• 5.5 PIV试验研究与数值模拟结果对比分析
• 5.5.1 双级径向斜切孔式涡流器PIV试验研究与数值模拟结果对比
• 5.5.2 双级径向叶片式涡流器PIV试验研究与数值模拟结果对比
• 5.5.3 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录