去旋对共转盘腔内流动特性影响的研究

论文摘要

空气系统担负着发动机内部冷却，封严及控制轴向载荷等任务，为提供高品质的冷气，合理的流路设计是必要的。由共转盘腔径向内流是空气系统中高压引气的重要方式，但由于盘腔内径向哥氏力和离心力的阻碍，空气的总压损失很大，这会影响到发动机工作的可靠性和总体性能，因此优化组织共转盘腔内的气体流动，降低冷却气体的总压损失十分必要。本文针对径向内流共转盘腔内总压损失的影响因素进行了理论分析，设计了相关试验系统并进行了试验研究，获得了盘腔内压力损失随转速和流量变化的规律。为降低盘腔内气体的周向速度，减小径向哥氏力和离心力，达到降低盘腔内总压损失的目的，通过数值模拟分析了盘腔内哥氏力的产生原因和特点，提出了不同的去旋进气方式和去旋隔片结构。针对这些结构建立数值计算模型，探索不同去旋结构对盘腔内流动影响的特点和去旋的内在机理，研究结果表明：(1)去旋喷嘴能够降低盘腔内气体的旋转速度，但对于低半径处气流的影响较小；(2)引气导管能够将气体的周向旋转限制在导管内，显著降低了径向哥氏力，但增加了导管内的流动摩擦阻力；(3)与普通去旋喷嘴和引气导管相比，内置去旋喷嘴使盘腔内气体的旋转速度明显降低，盘腔内总压损失最小。(4)去旋隔片的确能降低盘腔内气体的旋转速度，盘腔内压降减小，起到了盘腔内整流的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国外研究现状
• 1.2.1 自由盘
• 1.2.2 共转盘腔
• 1.2.3 带去旋系统的共转盘腔
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本文的研究意义及主要工作
• 第二章 共转盘腔内总压损失特性的试验研究
• 2.1 试验系统
• 2.2 数据处理方法
• 2.3 试验工况
• 2.4 重要参数
• 2.5 结果与分析
• 2.5.1 径向内流共转盘腔内的阻力
• 2.5.2 各参数对总压损失的影响
• 2.5.3 去旋喷嘴进气和普通进气的比较
• 2.6 小结
• 第三章 数值计算方法
• 3.1 控制方程
• 3.2 湍流模型
• 3.3 进壁面处理
• 3.4 旋转参考坐标系的求解策略
• 3.5 数值计算方法验证
• 3.5.1 网格划分与计算设置
• 3.5.2 计算结果与试验结果分析
• 第四章 共转盘腔内流动特性的数值模拟研究
• 4.1 普通进气共转盘腔内流动特点
• 4.1.1 计算模型说明
• 4.1.2 计算结果及分析
• 4.1.3 小结
• 4.2 带去旋喷嘴的共转盘腔
• 4.2.1 计算模型说明
• 4.2.2 计算结果与分析
• 4.2.3 小结
• 4.3 带引气导管的共转盘腔
• 4.3.1 计算模型说明
• 4.3.2 计算结果与分析
• 4.3.4 小结
• 4.4 内置去旋喷嘴
• 4.4.1 计算模型说明
• 4.4.2 计算结果与分析
• 4.4.3 小结
• 第五章 去旋隔片对共转盘腔内流动影响的数值模拟
• 5.1 计算模型说明
• 5.2 网格划分及条件设置
• 5.3 计算结果及分析
• 5.3.1 去旋隔片对共转盘腔内流动的影响
• 5.3.2 去旋隔片径向位置的影响
• 5.3.3 去旋隔片长度的影响
• 5.3.4 去旋隔片个数的影响
• 5.3.5 去旋隔片不同角度的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间的研究成果及发表的学术论文