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    北京pk10是国家彩票吗 工程分离流动力学(下篇)

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    工程分离流动力学(下篇)

    教育文库
    2018-12-06 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

    北京pk10是国家彩票吗 www.qdpo.net 简介:本文档为《工程分离流动力学(下篇)ppt》,可适用于工程科技领域

    工程分离流动力学授课教师韩万金年月下篇:间隙尺寸、叶片弯曲和冲角对涡轮转子叶栅拓扑与旋涡结构的影响第*页采用墨迹法显示壁面流谱。在上篇理论分析基础上探讨间隙尺寸、叶片弯曲和气流冲角对涡轮转子叶栅壁面与截面流谱的影响通过拓扑分析获取相应的拓扑与旋涡结构从而阐述上述三个参数的变化对涡轮转子流动特性的影响。、引言第*页实验叶栅模型直叶片叶栅正弯叶片叶栅反弯叶片叶栅第*页a)直叶栅b)正弯叶栅c)反弯叶栅叶片积迭线形状????第*页表一叶栅的几何与气动参数叶片弦长叶高节距t=mm节弦比tb=轴向弦长B=mm展弦比hb=前缘圆半径尾缘圆半径叶片几何进气角(从轴向算起)=°叶片几何出气角(从轴向算起)=°叶片几何折转角=°叶片数N=叶顶间隙mm叶顶相对间隙进口总压叶栅出口叶展中部马赫数M=基于弦长的雷诺数Re=×进口边界层厚度第*页图半球及其映像系统草图具有顶部间隙叶栅横截面流(或二次流)场中的奇点数目遵循的法则是:、具有叶顶间隙叶栅流谱分析的拓扑法则第*页、名义冲角下间隙尺寸对拓扑与旋涡结构的影响==图上端壁(有间隙侧)壁面流动显示照片上端壁的流动显示与拓扑结构由图可见在上端壁形成了以叶顶前缘双鞍点分离以及围绕叶顶吸力边与压力边的分离线Ls与再附线Lr为特征的流谱。依次为直、正弯和反弯叶栅第*页图上端壁(有间隙侧)壁面流场拓扑结构(直弯叶栅)在有间隙侧端壁流场中有鞍点个附着结点个分离螺旋点个。第*页==图直叶片表面与下端壁流动显示照片下端壁与叶片表面流动显示与拓扑结构第*页==图直叶片表面与下端壁的壁面流动拓扑结构个鞍点个附着结点个分离结点个分离螺旋点==个鞍点个附着结点个分离结点第*页==图具有叶顶间隙的涡轮直叶栅壁面流动拓扑结构个鞍点个附着结点个分离结点个分离螺旋点个鞍点个附着结点个分离结点个分离螺旋点==第*页=,图直叶栅相对轴向弦长横截面二次流场拓扑结构横截面二次流动的拓扑结构在该截面上有个鞍点个半鞍点个附着结点个半分离结点和个半附着结点。第*页=图直叶栅出口附近横截面二次流场拓扑结构鞍点个结点个半鞍点个半结点个=鞍点个结点个半鞍点个半结点个第*页旋涡结构的推测==图具叶顶间隙常规直叶栅的旋涡结构七个集中涡系:上端壁压力边马蹄涡上端壁吸力边马蹄涡下端壁马蹄涡上通道涡下通道涡叶顶分离涡泄漏涡九大集中涡系:上端壁压力边马蹄涡上端壁吸力边马蹄涡下端壁马蹄涡上通道涡下通道涡下端壁吸力边壁角涡叶顶分离涡叶顶二次涡泄漏涡==较大间隙下较小间隙下第*页间隙尺寸对奇点类型与数量的影响表具叶顶间隙叶栅壁面流动奇点类型、数目简表如图至表示的那样在两种间隙下由于泄漏流量主要发生在朝向外端壁的方向相对间隙的大小并不影响上端壁的壁面流谱上端壁的壁面流动的拓扑结构基本相同即了除了奇点的位置略有差别外奇点的类型、数量及分布大致相同。由表可以看出在较大间隙下叶栅壁面流动中的奇点数目大于较小间隙。说明较大间隙叶栅内流场比较小间隙混乱得多气体绕流较大间隙叶栅必然引起较大的熵增。奇点类型鞍点附着结点分离结点分离螺旋点总数叶片类型相对间隙直叶栅反弯叶栅==正弯叶栅==第*页表具叶顶间隙叶栅出口附近横截面二次流场奇点类型、数目简表两种间隙下叶栅出口横截面二次流场中奇点数目亦不相同较大间隙下的奇点数目特别是位于壁面上的半奇点的数目比较小间隙多。Lighthill的三维分离模式表明壁面上的半奇点愈多壁面剪切效应愈显著。较大间隙叶栅的壁面剪切效应明鲜高于较小间隙因此较大间隙叶栅壁面附近的摩擦损失远高于较小间隙叶栅。奇点类型鞍点结点半鞍点半结点叶片类型相对间隙直叶栅反弯叶栅==正弯叶栅==第*页叶片弯曲对拓扑与旋涡结构的影响==图正、反弯叶栅下端壁与叶片壁面流动墨迹显示照片正弯叶栅反弯叶栅第*页==图正、反弯叶栅下端壁与叶片表面流动拓扑结构正弯叶栅反弯叶栅第*页==图正弯叶栅接近出口横截面拓扑结构第*页==图正、反弯叶栅旋涡结构示意图正弯叶栅反弯叶栅第*页在=的条件下叶片正弯消除了上通道涡分离线即消除了上通道涡使得叶栅壁面流场中的奇点总数由直叶片的个减少至正弯叶片的个接近出口横截面二次流场中的半奇点数由直叶片的个减少至正弯叶片的个。在=的情况下叶片正弯同样消除了上通道涡分离线这时在叶顶仅有二次涡分离线并且该线起始于非奇点叶顶泄漏流动在吸力边的分离为开式分离。类似地叶片正弯导致叶栅壁面流场中奇点总数由直叶片的个减少至正弯叶片的个接近出口横截面二次流场中的半奇点总数由直叶片的个减少至正弯叶片的个。概括地说:叶片反弯仅改变奇点发生的位置奇点的类型与数目不变亦即叶栅的拓扑与旋涡结构基本不变。叶片正弯消除了上通道涡分离线亦即消除了上通道涡并减少了叶栅壁面流场中奇点与横截面二次流场中半奇点的数目。第*页直叶栅正弯叶栅反弯叶栅图冲角下上端壁壁面流动显示照片气流冲角对拓扑与旋涡结构的影响第*页图冲角下图上端壁拓扑结构除了奇点的位置、流动分离范围有差别外°冲角下三套叶栅上端壁壁面流谱中的奇点数量和类型与零冲角下的一致。与零冲角下三套叶栅上端壁的拓扑结构比较在°冲角下双鞍点和的位置向叶栅上游和流道中部移动压力边与吸力边马蹄涡分离线的两对分支围绕的区域在垂直与来流的方向上扩展并且该两对分支与环绕吸力边向下游延伸的分离线的交汇点要移向上游。叶顶与流道对应的上端壁上的极限流线都更趋向与压力边和吸力边正交。第*页图冲角下直叶栅叶片表面与下端壁流动显示照片第*页图冲角下直叶栅叶片表面与下端壁拓扑结构第*页图冲角下常规直叶栅旋涡结构第*页从图可以看出与相同间隙下零冲角直叶栅对比可见正冲角引起叶片表面与下端壁流谱发生如下三点变化:第一下端壁叶片前缘鞍点向叶栅上游及流道中部移动下端壁吸力面附近鞍点邻近叶顶吸力面上的鞍点以及叶顶鞍点也分别移向上游这说明下端壁进口马蹄涡、上下通道涡和吸力面壁角涡以及叶顶分离涡和二次涡均在较上游位置发生相同轴向弦长处旋涡强度增大。第二上、下通道涡分离线大约在距前缘轴向弦长处相交旋向相反的上、下通道涡在此位置汇合发生剧烈的相互作用涡能耗散损失剧烈增长。对于直叶栅的总流动损失在零冲角下上通道涡与泄漏涡相互作用损失在其中占主要比例而在正冲角下上、下通道涡汇合产生的损失占主要部分。第三由于上下通道涡分离线的相交使得直叶栅壁面流场中的奇点总数由零冲角下的个下降至个其中鞍点和分离结点各减少个。第*页图冲角下正弯叶栅叶片表面与下端壁流动显示照片第*页图冲角下正弯叶栅叶片表面与下端壁拓扑结构第*页图冲角下正弯叶栅旋涡结构°冲角下正弯叶栅叶片表面和下端壁壁面流场中的奇点类型和数量与零冲角下的正弯叶栅相同下端壁叶片前缘鞍点与吸力面附近鞍点发生的位置在本实验的六套叶栅中处于最上游下端壁进口马蹄涡与下通道涡亦在叶栅的最上游形成(图~)。下通道涡在距前缘相对轴向弦长处就爬升至大约位于叶展中部的零展向压力梯度线附近并沿该线方向卷吸运动向下游。由于叶片正弯消除了上通道涡叶展中部区域不存在两旋向相反涡系间的相互作用。第*页图冲角下反弯叶栅叶片表面与下端壁流动显示照片第*页图冲角下反弯叶栅叶片表面与下端壁拓扑结构第*页图冲角下反弯叶栅旋涡结构在°冲角下反弯叶栅下端壁与叶片表面的拓扑结构与直叶栅基本相同即奇点的类型与数目相符仅奇点发生的位置不同(图~)。四个鞍点、、和位于零冲角直叶栅对应鞍点的上游和°冲角直叶栅对应鞍点的下游。上、下通道涡在尾缘上游相交重合段长度小于°冲角下直叶栅。第*页小结.对于零冲角常规直叶栅当其叶顶相对间隙=时在栅内形成了由个奇点、条分离线构成的拓扑结构以及由上端壁压力边与吸力边马蹄涡、叶顶压力边分离涡与吸力边二次涡、泄漏涡、上下通道涡下端壁进口边马蹄涡与吸力面壁角涡九大集中涡系构成的旋涡结构当叶栅的叶顶相对间隙下降至=时栅内壁面流场中奇点和分离线的数目分别下降至个和条在旋涡结构中没有出现叶顶压力边分离涡和下端壁吸力面壁角涡。.在冲角为零、叶顶相对间隙为或以及冲角为°、叶顶相对间隙为的情况下叶片正弯均消除了上通道涡这一方面减少了壁面流场中奇点和分离线的数量较大地降低了上通道涡与泄漏涡的相互作用损失另一方面强化了端壁横流对泄漏流动的封堵作用从而降低了相对漏气量。第*页.在叶顶间隙为的三套叶栅中当气流冲角由°增至°与零冲角下的同类叶栅相比较鞍点的位置均移向上游分离区的范围在沿流向和垂直流向的方向上扩大上、下通道涡分离线向叶展中部爬升。在常规直叶栅中上、下通道涡分离线在叶展中部轴向弦长处相交旋向相反的上、下通道涡汇合引起流动损失增大叶片正弯同样消除了上通道涡因而消除了上、下通道涡在叶展中部区域的相互作用损失叶片反弯导致上、下通道涡分离线相交的长度小于常规直叶栅。第*页参考文献夏雪湔,邓学蓥工程分离流动力学北京航空航天大学出版社吴建民主编陈则霖吴文正编译高等空气动力学北京航空航天大学出版社王保国黄虹宾叶轮机械跨声速及亚声速流场的计算方法国防工业出版社刘谋佶等著边条翼及旋涡分离流北京航空学院出版社张涵信分离流与旋涡运动的结构分析国防工业出版社杨庆海,黄洪雁,韩万金有叶顶间隙的涡轮弯叶栅拓扑与旋涡结构(Ⅰ)试验模型、端壁与叶片表面拓扑结构应用数学和力学,():杨庆海,黄洪雁,韩万金有叶顶间隙的涡轮弯叶栅拓扑与旋涡结构(Ⅱ)横截面流场拓扑结构与叶栅旋涡结构应用数学和力学,():黄洪雁,杨庆海,韩万金,王仲奇大间隙涡轮叶栅流场结构的研究航空动力学报,():第*页YangQinghai,HuangHongyan,HanWanjinTopologyandVortexStructuresofaCurvingTurbineCascadewithTipClearance(Ⅰ)ExperimentalModelandTopologicalFlowPatternsonBothEndwallsandBladeSurfacesAppliedMathmaticsandMechanics(EnglishEdition),():YangQinghai,HuangHongyan,HanWanjinTopologyandVortexStructuresofaCurvingTurbineCascadewithTipClearance(Ⅱ)TopologicalFlowPatternsandVortexStructureintheTransverseSectionofaBladeCascadeAppliedMathmaticsandMechanics(EnglishEdition),():HanWanjin,YangQinghai,HuangHongyan,JiaLinTopologyandVortexStructuresofTurbineCascadewithDifferentTipClearancesChineseJournalofAeronautics,():YangQinghai,HuangHongyan,HanWanjin,WangZhongqiExprerimentalandNumericalStudyofWallFlowPatternofTurbineCascadewithTipClearanceChineseJournalofAeronautics,():杨庆海间隙尺寸及气流冲角对涡轮叶栅流场结构影响的实验研究哈尔滨工业大学博士论文,黄洪雁叶片弯曲对有间隙叶栅流场结构的影响及弯叶栅损失模型哈尔滨工业大学博士论文,

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