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对转压气机气动设计与分析

作　者: 杨艳
导　师: 刘波
学　校: 西北工业大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 对转技术 轴流压气机 气动设计 流线曲率法
分类号: V231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


从国内外高性能压气机领域的最新发展趋势来看，迅速开展有关对转压气机设计与实验技术研究，掌握其关键技术对航空、能源、交通和化工等国民经济重要领域动力设备研制具有重要意义。深入研究对转压气机性能和流场细微结构对进一步提高发动机推重比是非常重要的。 本论文主要是研究对转压气机的气动设计问题，并通过对对转压气机的气动设计与分析，探索影响对转压气机气动设计的相关问题，发现区别于常规压气机设计的特殊性，为今后高推重比航空发动机压气机设计与研制提供一些参考。 本文以自行设计的双排对转轴流压气机为研究对象，采用流线曲率法对对转压气机的气动性能及流场结构进行了探索性研究，着重分析了转速调节分别对两排反向旋转转子出口速度、出气角、马赫数、能量反力度、载荷系数以及扩散因子的影响，并在转速调节的基础上进一步研究了压比对各转子性能的影响。 分析结果表明：对转压气机设计体系与常规同转压气机相比无明显困难，原常规压气机的设计体系完全可用；对转压气机取消了静子部件，两排相对旋转的转子其转速变化对出气角、扩散因子的影响显著；两排转子的转速互相依赖，在量级上不宜相差的过大，否则流场极易发生分离或畸变；另外，可通过适当调整各排转子的压比来平衡两转子的加功量，以降低流场畸变的可能性。以上研究结论对对转压气机的设计与应用有着一定的参考价值和工程应用价值，且其研究成果将为对转式叶轮机械发展提供依据和相关技术储备，对我国自行研制新一代对转航空发动机和弹用对转发动机压缩系统有借鉴意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
符号表  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 航空发动机的发展历史与趋势  11-12
  1.2 国内外对转技术研究发展动态和意义  12-14
  1.3 压气机气动设计方法  14-19
    1.3.1 根据总体对压气机部件的设计要求确定压气机的基本参数  14
    1.3.2 多级轴流压气机气动设计的主要要求和设计思想  14-15
    1.3.3 压气机的气动方案设计  15-17
    1.3.4 压气机的气动设计  17-19
  1.4 本论文的主要工作  19-20
第二章 基于流线曲率法的压气机子午面通流设计方法  20-34
  2.1 引言  20
  2.2 在圆柱坐标系下的基本方程  20-25
    2.2.1 无粘性理想气体动力学方程组  20-22
    2.2.2 基本方程组的简化  22-25
  2.3 流线曲率法的求解过程  25-31
  2.4 计算程序  31-34
    2.4.1 输入数据  31
    2.4.2 输出数据  31
    2.4.3 程序逻辑  31-34
第三章 对转压气机气动设计技术及结果分析  34-42
  3.1 引言  34-35
  3.2 对转压气机设计  35-39
    3.2.1 设计特点  36
    3.2.2 对转压气机试验台构成  36-39
  3.3 对转压气机的流场分析  39-42
第四章 不同压比、转速设计计算结果及分析  42-70
  4.1 引言  42
  4.2 改变转子压比沿叶高的分布形式时的流场分析  42-48
    4.2.1 分析在压比形式一下重新设计、计算的对转压气机  43-45
    4.2.2 分析在压比形式二下重新设计、计算的对转压气机  45-48
  4.3 改变转子转速大小时的流场分析  48-57
    4.3.1 将R_1转速增大2000rpm  48-50
    4.3.2 将R_1转速减小2000rpm  50-52
    4.3.3 同时将R_1、R_2转速增大1000rpm  52-54
    4.3.4 同时将R_1、R_2转速增大2000rpm  54-55
    4.3.5 对比R_1转速分别为6000rpm和10000rpm时的压气机流场  55-57
  4.4 同时改变转子转速大小和压比大小时的流场分析  57-69
    4.4.1 将R_1转速增大2000rpm,适当增大R_1压比  58-60
    4.4.2 将R_1转速减小2000rpm,适当减小R_1压比  60-63
    4.4.3 同时将R_1、R_2转速增大1000rpm,适当调节R_1、R_2压比  63-65
    4.4.4 同时将R_1、R_2转速增大2000rpm,适当调节R_1、R_2压比  65-67
    4.4.5 适当调节R_1压比后,对比R_1转速分布为6000rpm和10000rpm时的转子性能  67-69
  4.5 小结  69-70
第五章 研究结论与展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表论文情况  75-76
致谢  76-77

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 发动机原理 > 航空发动机气体力学
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