一、Numerical Study on the Suppression of Shock Induced Separation on the Non-Adiabatic Wall（论文文献综述）
刘永振[1]（2021）在《转子激波型超音压气机激波组织方法及内伸激波/边界层干涉控制研究》文中研究说明随着飞机对航空发动机性能要求的不断提升,推动航空发动机一直朝着高推重比、低油耗、高机动性和高可靠性的方向发展。推重比作为衡量航空发动机性能的重要指标,对于飞机的飞行速度、机动性等都具有重要的影响。压气机作为航空发动机关键部件之一,其长度和重量约占发动机整机的一半左右,因此提升压气机级负荷,减少压气机级数,发展结构紧凑的气动布局形式对发动机推重比的提高具有关键作用。压气机级负荷提升的同时,其转子进口马赫数也在不断增加,出现相对超音速气流,在相对超音速进气条件下,压气机转子叶片通道激波组织方式及随之所带来的强激波损失和激波诱发边界层分离损失对压气机总体气动性能影响显着。因此合理组织叶片通道内激波系结构,在利用叶片通道主流区激波增压的同时,削弱强激波根部与边界层相互作用所诱导的流动分离损失,以发掘利用激波高效增压的潜能,成为超音压气机设计中的关键科学问题。本文从超音压气机平面叶栅出发,分析超音叶栅通道激波系结构与增压特性内在联系,探索前缘内伸激波根部局部叶型曲率变化对激波诱发边界层分离的影响机制,提出超音压气机叶栅激波诱导边界层分离局部等逆压梯度负曲率型线设计方法,结合压气机三维转子叶片流动特征,形成超音压气机转子局部叶型负曲率激波诱导边界层分离抑制方法。（1）基于设计来流马赫数Ma=1.75超音压气机进气条件,开展了超音叶栅通道激波组织方法研究,通过数值模拟方法分析了叶栅通道激波系结构与增压特性内在关系,阐明了前缘内伸激波根部诱发强逆压梯度及局部边界层分离结构特征,澄清了激波与边界层相互作用区域叶表载荷分布特征及激波诱导边界层分离影响因素,为后续开展流动分离抑制方法奠定了基础。（2）基于超音压气机叶栅试验台开展了超音压气机平面叶栅试验测试研究,通过测压试验与纹影试验验证了超音叶栅激波系增压潜能并分析了叶栅通道激波根部结构,澄清了叶表载荷分布特征与叶栅通道激波系结构内在关系,此外考核了数值计算方法的精度,为后续研究工作奠定了基础。（3）基于数值模拟和试验捕捉到的超音压气机叶栅前缘内伸激波诱导的局部边界层分离现象,提出了抑制激波诱导边界层分离的局部等逆压梯度负曲率二维叶型设计方法,分析了叶栅吸力面前缘内伸激波根部上游局部负曲率型线改型设计对叶栅通道内激波根部波系结构、叶表载荷分布特征及激波与边界层相互作用区域边界层形态和熵增变化的影响规律,建立了局部等逆压梯度负曲率型线设计方法和超音压气机叶栅激波诱导边界层分离抑制方法。（4）基于超音平面叶栅局部叶型负曲率激波诱导边界层分离抑制方法,进一步考虑压气机转子三维叶片通道流动特征,澄清了三维压气机转子叶片激波根部位置上游局部等逆压梯度负曲率型线对激波诱导流向分离和边界层低能流体径向输运的作用机制,揭示了不同激波强度及入射位置下负曲率型线设计对激波/边界层相互作用的影响规律,形成了适应于超音压气机转子的激波诱导边界层分离抑制方法。本研究从局部叶型曲率变化对激波诱导边界层分离作用机制出发,提出了超音叶栅局部等逆压梯度负曲率型线设计方法,实现了对超音压气机叶栅前缘内伸激波诱导边界层分离的有效抑制。进一步将激波诱导边界层分离局部叶型负曲率抑制方法从二维平面叶栅应用到三维压气机转子,形成了超音压气机转子激波诱导边界层分离局部等逆压梯度负曲率型线设计方法,在叶片通道主流区利用激波增压的同时,削弱强激波根部所诱发的流动分离损失,提高压气机转子总体气动性能,为完善超音压气机转子优化设计提供支持。
左婧滢[2]（2021）在《超燃冲压发动机碳氢燃料气膜的冷却和减阻特性研究》文中认为燃料作为冷却剂的再生冷却被认为是碳氢燃料超燃冲压发动机最佳的冷却方式。然而随着发动机飞行马赫数的提高和发动机可重复使用需求的提出,再生冷却面临着燃料热沉不足的困境。使用再生冷却通道出口高温气态大分子碳氢燃料组织超声速气膜,进而辅助再生冷却的碳氢燃料再生/气膜复合冷却方式,能够同时利用燃料的吸热和隔热两方面冷却能力,并且有望降低燃烧室壁面摩擦阻力,成为解决再生冷却困境的最佳方式之一。但是,碳氢燃料超声速气膜与高温含氧主流掺混过程中会发生非平衡氧化裂解反应,为超声速气膜流动换热过程及其冷却特性和摩阻分布特性带来了新的特点和挑战,并且最终会对发动机性能产生影响。本文围绕以上问题开展如下研究:为了揭示非平衡氧化裂解反应对碳氢燃料超声速气膜冷却流动换热机理的影响,首先建立带有非平衡氧化裂解反应的碳氢燃料超声速气膜冷却流动换热数值模型。模型同时考虑了适用于超燃冲压发动机燃烧室工况的吸热型热裂解反应和吸/放热共存的氧化裂解反应。在模型的基础上,初步分析了碳氢燃料超声速气膜与高温含氧主流不断掺混的过程中氧化裂解反应的发生发展特性,发现在边界层内氧化裂解反应逐步发生,并且形成燃烧火焰。需要特别指出的是,燃烧火焰的形成远离壁面,被限制在边界层外缘区域。边界层内碳氢燃料气膜的燃烧释热,可能会增加燃烧室壁面热载荷,为热防护带来新的难度。基于氧化裂解反应发生发展特性,进一步对带有氧化裂解反应的碳氢燃料超声速气膜冷却特性展开分析,发现氧化裂解反应为气膜冷却特性带来双重影响,而不是仅带来不利影响。反应首先降低壁面温度为冷却特性带来有利影响,而后提升壁面温度带来不利影响。由于大分子碳氢燃料本身高密度和分子链较长等特性,导致碳氢燃料超声速气膜具有低速低动量喷射、反应吸/放热并存以及反应具有非平衡特性等特点。因此,边界层内反应能量的改变呈现空间非线性分布,在壁面附近主要发生吸热反应,在边界层外缘附近主要发生放热反应,从而导致反应对冷却特性的双重影响。其中,主流马赫数的增加显着提升氧化裂解反应为冷却特性带来有利影响的比例。氧化裂解反应不仅对超声速气膜冷却特性产生影响,也为超声速气膜摩阻分布特性带来影响。研究表明,氧化裂解反应对碳氢燃料超声速气膜的阻力特性具有分区影响。将流场根据化学反应特征划分为吸热区和放热区。吸热区内碳氢燃料低粘度属性和壁面速度梯度的增加对阻力特性的影响相互抵消。在放热区内由于大分子碳氢燃料自身的低粘度属性,和放热反应在边界层内营造低密度环境降低雷诺应力进而降低壁面速度梯度,两方面共同作用导致放热区内减阻特性显着。综合冷却特性和减阻特性发现,氧化裂解反应为防热和减阻的耦合匹配带来了非常有利的条件。由于吸热区靠近气膜进口位置,不带有化学反应的碳氢燃料超声速气膜防热和减阻耦合匹配性能良好,提升放热区内防热和减阻的耦合匹配性能意义更为显着。在放热区内,存在一个较大数值的气膜冷却当量比使得防热和减阻耦合匹配性能最好。最后,基于带有氧化裂解反应超声速气膜冷却特性和减阻特性,从总体角度评估碳氢燃料再生/气膜复合冷却对发动机热边界和推力性能的影响。在用作气膜冷却的燃料质量流量为再生冷却燃料质量流量20%的前提下,相较于单一再生冷却,再生/气膜复合冷却能够显着拓宽发动机热边界。燃烧室长径比显着影响再生/气膜复合冷却对发动机热边界的拓展能力,燃烧室长径比越小,复合冷却对发动机热边界的拓宽范围越大。长径比为7.5时,复合冷却能够将发动机热边界拓宽1.35,气膜的氧化裂解反应进一步将热边界拓宽0.07。在额外携带20%燃料质量流量并且碳氢燃料气膜燃烧效率为0.5的前提下,碳氢燃料再生/气膜复合冷却能够在拓宽发动机热边界的同时,通过降低燃烧室壁面摩擦阻力和燃料气膜燃烧的共同作用,提升发动机的比冲和比推力。
杜巍[3]（2020）在《涡轮尾缘高效冷却结构流动换热机理及设计验证》文中指出以涡轮为代表的热端部件冷却技术是制约我国航空发动机事业发展的瓶颈技术。涡轮叶片尾缘受到气动、结构和强度的限制使得尾缘冷却结构的设计较难,较高的尾缘温度让叶片易发生裂缝、断裂以及烧蚀等情况。为了适应第五代航空发动机涡轮冷却要求,进一步强化尾缘冷却结构的换热能力显得尤为重要。基于以上原因,本文按照原型研究-强化机理研究-三维气热固耦合验证的思路对尾缘扰流柱通道、交错肋通道和尾缘半劈缝气膜进行了详细研究。本文首先引入了间隙强化扰流柱通道换热,揭示了间隙引起的泄漏流和扰流柱尾迹、马蹄涡的相互耦合作用和对换热的影响机制。对比了静止状态和旋转状态下间隙尺寸对流场和换热的影响,发现了旋转扰流柱后方从压力侧到吸力侧的纵向二次流结构。结果表明较小的间隙能够使扰流柱通道换热增加,有助于保护涡轮叶片尾缘。采用了凹陷涡发生器/凸起强化扰流柱通道换热,揭示了马蹄涡和纵向涡相互作用机制,分析了纵向二次流对不同位置的凹陷/凸起流和换热的影响。结果表明在旋转状态下凹陷涡/凸起位于扰流柱前缘时有助于马蹄涡的发展,进而有利于换热增强。交错肋结构作为一种高效的冷却结构被广泛的应用于俄系发动机涡轮叶片中,然而目前对于交错肋的研究仍然属于起步阶段,基于此本文分析了交错肋通道内部的流动换热特性,提出了折转-螺旋上升流-冲击,旁通流-螺旋管流的流动模型。一般而言折转流动对应较低的换热系数,冲击流对应较高的换热系数,同时折转-冲击作用使得交错肋通道内部的压力损失较大。基于以上研究提出采用间断交错肋破坏折转-冲击作用降低通道阻力损失的新结构,结果显示间隙的添加在大幅度降低了通道的阻力的同时换热系数下降不明显;提出采用截断肋片强化换热的方法,结果表明当截断位置处于折转区域时换热系数明显增强。最后分析了带有冲击结构的交错肋通道换热特性,研究表明冲击孔的位置对冲击结构和交错肋的换热都用显着的影响。气膜冷却技术通常和内部冷却结构相互联合保护尾缘区域,尾缘区域的气膜冷却以半劈缝为主。因此本文探究了不同冷气入射角、不同唇口形状和不同加强筋形状对尾缘半劈缝区域流动换热影响。研究结果表明唇口附近的分离涡是通道中的主要流动结构,对绝热气膜冷却效率的分布有着显着的影响。当冷气入射角较小时,会在尾缘半劈缝区域产生较大的回流区,当冷气入射角逐渐变大时回流区逐渐缩小。不同的唇口形状会诱导出不同的分离涡,唇口形状为半圆形时分离涡最小,有利于下游的绝热气膜冷却效率的提高。不同的加强筋形状主要影响了冷气喷出速度,进而会产生不同的绝热气膜冷却效率分布,一般而言冷气出口气流速度较大时的气膜冷却效果较好。本文将上述研究成果分别应用于E3涡轮导叶和某涡轮动叶当中,采用数值方法模拟了真实工况下不同冷却结构对涡轮性能的影响。研究结果显示涡轮导叶采用凹陷涡/凸起后叶片表面温度下降17K,同时冷气入口压力和涡轮效率基本保持不变;涡轮导叶采用间断交错肋后温度下降63K,冷气入口压力大幅度提升。涡轮动叶采用凹陷/凸起后叶片表面温度下降9K,涡轮动叶气动性能基本保持不变;动叶采用间断交错肋后尾缘温度下降27K。上述数值结果表明,本文研究的强化换热方法对于降低涡轮叶片表面温度具有重要实际意义。
侯瑞[4]（2020）在《涡轮沉槽型气膜孔流场特征和冷却性能研究》文中研究指明气膜冷却是燃气轮机热端部件的一种重要冷却方式,随着现代先进燃气轮机对功率和效率的要求不断提升,热端部件对冷却性能的要求也在不断增加,亟需高性能气膜冷却技术的应用。然而,涡轮叶片气膜冷却技术的应用还受到加工、气动性能和辅助装置的复杂性能等因素的限制。因此,研究应从目前可行的冷却结构入手,探究对冷却性能造成影响的主要流场特征和流动细节,而后,基于以上认识,进一步改进优化其冷却能力,并充分考虑复杂的综合因素对它的影响,从而为其走向工业应用提供可靠的理论保障。本文以沉槽型气膜孔作为主要研究对象,结合大涡模拟和雷诺平均湍流模型各自数值仿真优势并加以应用,从沉槽型气膜孔的时均和非定常流场机理出发,结合其流动特征提出改型方案;并探究在涡轮前缘滞止流动特征下沉槽型孔带来的冷却性能的提升;最后在实际涡轮叶片中进一步考核上述结构的冷却表现。首先,针对平板冷却模型利用大涡模拟系统地研究了沉槽型气膜孔下游时均和非定常流场,探讨了与圆柱型孔的差异,并揭示了不同流动和几何参数的影响。研究表明,复合角度为0°的沉槽型孔下游瞬态旋涡结构主要包括类发卡状旋涡、K-H涡、滞止涡以及一系列非定常涡管,其中不同位置的类发卡状旋涡为时均结果中较大空间尺寸的对旋涡对和反对旋涡对的涡量来源。不同吹风比时,涡量强度以及分布方式存在差异的两种时均流向旋涡使得当地冷却效率分布也存在不同。复合角度为90°的沉槽型孔下游存在一个空间尺度更大的非对称旋涡,不同于复合角度为0°的情况,孔内迎风侧的分离区域也为其涡量来源,而且横向槽对孔内流体的下游发展影响有限,这使得复合角度为90°时下游冷却效率受集气腔内冷气来流方向的影响更大。其次,基于沉槽型孔的机理研究结果,利用雷诺平均湍流模型研究了槽唇部改型以及旋涡相互干涉的沉槽型冷却单元对冷却效率的提升,总结了上述方案适用的流动工况,并利用大涡模拟研究了沉槽型孔冷却单元中非定常旋涡在相互干涉下的流向发展情况。研究表明,沉槽型孔中槽唇部改型为倒圆有助于降低冷气的法向出口速度,消除下游分离旋涡区域对冷气覆盖的不利影响,但相比于原型,该结构仅适用于吹风比0.5到1.0的范围。在沉槽型孔上游引入冷气射流增强反对旋涡对的冷却单元中,无论引气来自于圆柱型孔还是沉槽型孔均可以在各个吹风比下明显提高冷却效率,其中上游布置为沉槽型孔可以显着加速不利的发卡状旋涡的破碎,但产生的一系列小尺度旋涡加剧了冷气的耗散,使得冷气的流向延展能力变弱。再次,在简化前缘气膜冷却模型中,利用雷诺平均湍流模型研究了沉槽型气膜孔相对于圆柱型孔的时均流场和冷却性能的差异,利用大涡模拟方法总结了简化前缘模型和平板冷却模型的流场和冷却效率分布不同;并基于沉槽型孔在前缘区域冷却特征,论证了其在主流旋流条件下稳定的冷却性能。研究表明,在滞止线上布置沉槽型孔对冷却性能的提升只体现在吹风比1.0到2.0之间的工况,其中滞止线附近的非定常涡管是冷气输运到下游的重要因素;在距滞止线25°位置上布置沉槽型孔可以在吹风比0.5到3.0内提升冷却效率,且缩小高换热区域。另外,前缘布置沉槽型孔还可以降低主流入口旋流对冷气分布的不利影响,且冷却效率的提升随着吹风比增加而愈加显着。最后,为进一步评估上述冷却结构及结论在实际涡轮中的应用,运用雷诺平均湍流模型研究了沉槽型孔冷却结构在涡轮前缘和吸力侧的流场和冷却性能,总结了气热耦合计算中热障涂层和金属表面温度分布趋势与绝热计算中的差异。研究表明,涡轮前缘布置带沉槽型孔的三列25°倾斜角喷淋孔结构带来了显着的冷却效率提升,但是由于吸力侧和压力侧当地流动状态的不同,适用的冷气量范围也存在差异;在吸力侧布置带沉槽型孔的冷却单元同样可以在不同吹风比和雷诺数下获得冷却效率的提升;在涡轮前缘和吸力侧布置沉槽型孔的冷却结构并不会增加气动损失。气热耦合计算表明带沉槽型孔的冷却结构在热障涂层表面的冷却优势更明显,而内部金属表面受集气腔冷气流动特征影响更大。
郑祥龙[5]（2020）在《燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究》文中研究表明提高燃烧室出口温度是提升燃气轮机效率的有效途径之一,但提高燃烧室出口温度将会大幅增加NOx排放。为缓和燃烧室出口温度与NOx排放之间的矛盾,燃料轴向分级形式的燃烧室设计方案逐渐受到关注并在高等级（1975 K）燃机中具有应用潜力。为评估燃料轴向分级燃烧降低NOx排放的潜力、探究影响NOx和CO排放性能的关键因素并了解其二级燃烧区的火焰特征,本文针对燃料轴向分级燃烧技术开展了一系列的模拟和实验研究,主要研究内容如下:首先,基于二级反应物与烟气的完全掺混和不完全掺混假设,分别构建了简化的燃料轴向分级燃烧化学反应器网络模型,并对燃料分配、停留时间分配、二级掺混不均匀性、壁面热损失、进气温度和压力等因素进行了参数化研究。针对燃机工况下的模拟计算表明,当燃烧室出口温度达到1975 K时,单级燃烧模式的NOx排放水平将会达到60 ppm@15%O2左右。而理想掺混条件下轴向分级燃烧方案可将NOx排放降低至16 ppm@15%O2左右（对应二级燃料比例为20%）,因此轴向分级燃烧方案应用于高等级燃机时具有明显的NOx减排潜力。提高二级燃料比例或缩短二级燃烧区停留时间,均可降低NOx排放量。其中,增加二级燃料比例对NOx的减排效果最为明显,当二级燃料比例达到10%时,在完全掺混条件下即可实现约40%的NOx减排量。但是,当二级反应物与烟气发生不完全掺混时,分级燃烧的排放性能会发生恶化,极端条件下甚至会导致分级燃烧的NOx排放量超过未分级模式。在模拟验证了燃料轴向分级燃烧降低NOx排放可行性的基础上,进一步搭建了模型燃烧室,并在常压条件下研究了燃料分配、一、二级当量比以及射流速度对NOx和CO排放特性的影响。实验结果显示,由于二级燃烧区存在局部掺混不均匀,分级燃烧室降低NOx排放的效果将会因燃烧室出口温度水平而异。当燃烧室出口温度水平为1975 K时,模型燃烧室单级模式下的NOx排放为8ppm@15%O2左右,此时采用轴向分级燃烧方式最高可实现约40%的NOx降低量。但当燃烧室出口温度水平较低时,分级燃烧的NOx减排能力会逐渐减弱甚至恶化。此外,实验中还发现二级NOx增量与二级温升之间呈线性而非指数增长关系,说明二级燃烧区的高温低氧氛围和富燃射流条件对NOx生成存在一定的抑制作用。对二级喷嘴射流速度影响的研究表明,在保证二级温升相同的条件下增加二级射流速度,可在一定程度上降低二级NOx排放量,且二级射流当量比越高,提高射流速度所带来的NOx降幅越大。基于上述模型燃烧室,进一步开展了光学测量研究。测量结果显示当二级射流当量比大于1时,进一步提高二级当量比或增加一级当量比,均会导致OH*强度的下降,这可用来解释Lean-Rich构型燃烧室在高燃烧室出口温度条件下的低NOx排放优势。对火焰抬升高度的分析表明,火焰抬升高度随两级当量比的增加均有不同程度的下降。当射流当量比超过1时,火焰会紧贴射流喷口,从而引发喷嘴或壁面超温的风险。此外,由于OH自由基在后火焰区的积累,OH-PLIF信号将无法准确反映局部热释放区的分布。而一维火焰模拟分析很好地解释了上述实验现象,并表明火焰内部存在潜在的NO再燃机制,从而进一步完善了LeanRich构型燃烧室的低NOx排放机制。由于实验中获取的流场信息有限,采用数值模拟方法对轴向分级燃烧中典型的交叉射流火焰进行了模拟研究。结果对比表明,RANS模拟不能准确预测雷诺应力项的大小,从而导致其对标量场分布的预测出现较大偏差。本论文选用解析度更高的尺度自适应模拟（Scale Adaptive Simulation,SAS）开展了交叉射流火焰的模拟验证工作。冷态模拟结果表明,尺度自适应模拟可以准确预测交叉射流的速度和雷诺应力场分布,进而使得其对标量场分布的预测结果有了明显的提升。采用尺度自适应模拟耦合涡耗散模型的热态模拟验证结果表明,该方法在不同工况下均可给出准确的速度场预测,并可反映射流中心迹线上的标量对数衰减特征。热态模拟结果显示均匀掺混的富燃料射流存在一定程度的贴壁燃烧现象,该现象会导致近喷嘴处壁面温度的升高并带来喷嘴或壁面超温的风险。为解决这一问题,本论文提出了非均匀燃料分布的二级喷嘴设计方案,模拟结果显示该方案可有效增加二级射流火焰抬升,并抑制二级燃烧区背风侧局部高温区的形成,从而改善二级喷嘴的燃烧性能。
付云峰[6]（2020）在《蜂窝叶顶结构控制涡轮叶栅叶尖泄漏流动的机理研究》文中研究指明为应对高性能、高推重比航空发动机的设计需求,核心涡轮部件气动负荷被不断提高,这更加突出了转子叶尖泄漏流动的影响。涡轮叶尖泄漏流动是其内部损失的重要来源,制约着涡轮性能的提高。在现有研究基础上,进一步开展涡轮叶尖泄漏流动机制和高效泄漏流动控制技术研究,是航空发动机关键技术的突破内容和前沿研究课题之一。蜂窝优良的密封特性和球涡凹陷湍流增阻效应为蜂窝叶顶控制技术提供了研究思路,通过高效组织间隙气流达到控制涡轮叶尖泄漏流动的目的。本文以高负荷涡轮平面叶栅为研究对象,采用实验和数值方法系统地研究蜂窝叶顶控制技术对涡轮叶尖泄漏流动的控制机理及其泄漏流动特性。在此基础上,提出强化蜂窝叶顶作用的改进控制技术,探讨蜂窝叶顶改进结构对涡轮叶尖泄漏流动控制效果的提升。首先,开展基于Kriging代理模型方法的SST k-w湍流模型参数辨识研究工作,结合叶栅风洞实验结果对SST k-w湍流模型中的十个封闭常量进行优化。结合封闭常量极差分析,最终确定对模型中泄漏流动损失预测精度影响较大的四个因素(β*、α1、α∞,1和βi,1)进行修正。通过湍流模型验证,采用修正的SST k-w湍流模型提高了对涡轮叶尖泄漏损失的预测精度。其次,开展蜂窝叶顶控制技术抑制涡轮叶栅叶尖泄漏流动作用机理的实验和数值研究。叶栅实验主要对比平顶和蜂窝叶顶方案的上端壁静压和流场油流显示、叶栅出口损失及二次流线、叶片表面静压系数。数值计算详细分析间隙内部流场细节、通道内旋涡相互作用以及叶片顶部换热情况。结果表明,在间隙内不均匀压力场作用下,蜂窝叶顶对上方间隙流体产生节流作用并在蜂窝凹腔内形成旋涡运动,叶顶一系列旋涡的能量耗散作用以及凹腔射流增阻效应是蜂窝叶顶抑制叶尖间隙泄漏流动的作用机理。将蜂窝叶顶应用到1.5级真实涡轮转子中,涡轮叶尖相对泄漏流量降低8.53%,体现了蜂窝叶顶控制技术在真实涡轮中的应用价值。在以上研究基础上,研究蜂窝几何尺寸、叶顶间隙高度、来流冲角、周期性非定常来流条件对蜂窝叶顶密封性能和叶栅气动性能的影响,主要讨论对叶尖泄漏流动总参数及流场中主要旋涡结构发展的影响规律。结果表明,蜂窝高度是影响蜂窝单元体内旋涡发展程度和泄漏流场特性的主要几何参数,小蜂窝高度的蜂窝叶顶结构密封效果总体上优于大蜂窝高度,存在最优蜂窝相对高度。间隙高度是影响泄漏流动的重要因素,蜂窝叶顶控制技术不仅可以减小涡轮叶栅对间隙高度变化的敏感性,其可磨耗性还允许涡轮运行条件下具有更小的间隙值,增强其密封效果。在来流冲角变化条件下,具有六边形结构特征的蜂窝叶顶能够在一定程度上抑制来流冲角变化带来的泄漏流动的局部增强,这使得涡轮叶栅具有更好的冲角适应特性。在周期性非定常来流条件下,蜂窝叶顶能够有效降低非定常时均泄漏流量,并减小泄漏流量随时间变化的波动幅值,体现蜂窝叶顶在非均匀来流条件下的泄漏流动控制效果。最后,基于蜂窝叶顶抑制叶尖泄漏流动作用机理,通过改变蜂窝单元体内的壁面约束对蜂窝叶顶结构进行优化组合,开展倾斜蜂窝叶顶、蜂窝-棱台组合叶顶和蜂窝-球底组合叶顶三种改进结构的研究,揭示改进结构强化蜂窝叶顶泄漏流动控制效果的作用机制,并探讨各自几何特征参数对其密封性能和涡轮气动性能的影响规律,获得最优的蜂窝叶顶改进结构设计方案。
徐庆宗[7]（2020）在《涡轮导向器端区离散台阶缝气膜冷却机理研究》文中指出提高涡轮前温度是提高航空发动机整机热效率和推重比的重要途径,然而由此导致的涡轮寿命缩减问题十分突出,气膜冷却作为保护金属壁面的重要技术,在航空发动机、燃气轮机的技术发展历程中发挥着不可替代的作用。近年来,高压涡轮端区气膜冷却的研究受到众多学者的关注,其主要原因有两点:涡轮前温度不断提高导致端壁近壁燃气温度升高,端壁附近金属壁面的承温能力极具挑战;（超）低展弦比涡轮气动设计方法的推广使用,不仅使得端区的二次流效应增强,同时,伴随着叶片数量的减少,端区壁面面积占比日益增加。然而,与叶身冷却不同,受端区附近强二次流效应的影响,端区气膜冷却的冷气出流将具有复杂的三维流动特性。为高效利用冷气,优化端区冷却布局,提高端区气膜冷却有效性,本文采用高精度三维数值模拟和实验相结合的研究方法,研究了高压涡轮导向器端区气膜冷却的特性。本文主要的工作内容和相关结论如下:（1）挖掘新型冷却结构——离散缝,提出离散缝+气膜孔组合冷却构型。离散缝设计目的是优化上游端区缝出口冷气出流分布规律,集中冷气以冷却叶片前缘、叶片根部压力面等特定的区域。首先采用RANS数值模拟方法,聚焦该叶型端区的二次流特征,分析冷气射流和端区二次流之间的相干机制。针对特定的参数化几何结构,对比了常规缝和离散缝的冷却特性,分析二者所具有的差异化冷却特性。研究了离散缝冷气量、轴向位置、周向位置和冷气射流攻角对端区气膜冷却特性的影响。研究发现,当离散缝冷气动能低于边界层内流体能量时,端壁二次流被加强,气膜冷却效果较差;反之,当冷气动能高于边界层内流体能量时,端壁二次流被抑制,气膜冷却效果将得以改善。二次流形态、冷气迁移特性以及冷气沿缝出口下游的分配规律决定了端区的冷却效果。针对离散缝结构,提出离散缝组合气膜孔冷却布局。组合布局能够合理利用冷气,提高端区气膜冷却整体效果。气膜孔不仅受端区固有二次流的影响,还受上游台阶造成复杂流动的影响。在两者组合影响下,气膜孔出流发生复杂变化,改变了流向和轴向的冷却特征。（2）探寻叶栅端壁冷却和平板冷却关联关系——探讨端区分区冷却机制。搭建低速传热叶栅试验台,应用红外热像仪测温方法测量平板和叶栅端壁气膜冷却有效性分布。首先,利用平板二维缝实验结果验证了实验方法的准确性;其次,开展叶栅实验,研究了离散缝气膜冷却规律,并对比分析了平板冷却和叶栅冷却的关联关系。平板二维缝实验发现,在M<1.3时平板缝气膜冷却符合湍流边界层关联式,当M>1.3时符合射流模型关联式。然后,实验研究了离散缝的端区冷却特性,发现其冷却规律与定常计算结果相符,但冷却有效性分布要低于计算结果。离散缝和平板二维缝的冷却特性对比选取了离散缝出口冷气射流中心轴线和流线,根据对比结果,并将端区冷却划分为四个区域,分别是:叶片上游区,马蹄涡影响不及之处,端壁气膜冷却分布满足平板冷却规律;在通道内部区,冷气受通道面积收缩和横流影响在通道内部汇聚;在叶片前缘区和压力面角区,分别受通道涡和压力面角涡等二次流的影响,冷气射流受到阻隔,不能有效冷却该区域。（3）揭示离散缝台阶非定常脱落涡与前缘马蹄涡以及叶片势流效应之间的耦合机制。离散缝结构是一种后台阶冷却结构,其下游流动特征具有典型的非定常性。不同于平板二维缝冷却,离散缝还受到下游叶片的影响,因此应用高精度DES非定常计算方法研究这种复杂的非定常耦合机理。研究发现,台阶下游主流侧脱落涡（MSV）是影响端壁气膜冷却的关键因素。主流侧脱落涡顺时针旋转将主流气流带到端壁表面,恶化气膜冷却效果。冷气量的增加有助于增加冷气侧脱落涡（CSV）强度,其伴随着主流侧脱落涡在下游发展过程中逐渐脱离壁面,减少冷气和主流之间的掺混效应。在叶栅环境中,主流侧脱落涡和前缘马蹄涡的旋向相同,在前缘发展过程中两者融合在一起,能够强化马蹄涡,弱化冷气侧脱落涡,造成端壁气膜冷却效果较差。由于叶片势流效应,离散缝出口压力分布不均,台阶脱落涡在不同周向位置表现出不同的流动形态,同样导致离散缝下游冷却不均匀现象的产生。
王亚博[8]（2020）在《射流蜂窝叶顶控制涡轮叶顶间隙泄漏的数值和实验研究》文中研究指明随着航空发动机的经济性指标不断提升,涡轮部件正面临着越来越严苛的来流温度和单级负荷。对于涡轮动叶,叶顶间隙泄漏流动削弱了燃气的做功能力,泄漏流体将在吸力侧通道内形成泄漏涡结构,加剧动叶通道内部的二次流动损失。叶顶间隙泄漏流动还将加剧叶顶表面的换热强度,损害动叶的有效使用寿命。叶顶间隙泄漏控制技术包括叶顶围带、凹槽叶顶等被动控制技术和叶顶射流等主动控制技术。蜂窝叶顶是一种基于蜂窝密封的叶顶结构,能够改善叶顶间隙泄漏流动及相关损失,能够在叶顶与机匣摩擦碰撞过程中保护叶片主体,因而在涡轮叶顶间隙泄漏控制领域具有应用潜力。本文尝试利用射流来增强蜂窝叶顶对间隙泄漏流动的抑制作用,在涡轮叶栅模型中结合数值计算和风洞实验分析了射流蜂窝叶顶的气动性能。鉴于上述叶顶结构的泄漏阻碍机制尚不明确,本文参照密封领域的有关研究构建了蜂窝结构和射流蜂窝结构的平板密封模型。本文还尝试将上述叶顶结构应用于真实1.5级涡轮模型,评估叶顶结构对真实涡轮性能的提升效果。另一方面,本文针对组合蜂窝叶顶开展了优化研究。首先,本文在平板密封模型中研究了蜂窝结构和射流蜂窝结构的密封机制。利用间隙内部的速度、静压分布等分析了上述密封结构的作用,提出了流量损失厚度和动量损失厚度来精确表述密封结构对流场的影响,探讨了蜂窝深度和射流强度对密封性能的影响,开展了不同来流雷诺数或间隙高度条件下的适用性研究。研究结果表明,蜂窝结构和射流蜂窝结构增加了平板密封段的摩擦系数,使得泄漏流量分别减小约13.3%和19.7%。密封结构增加了泄漏流动的流量损失厚度和动量损失厚度,减小了泄漏流体的有效通流面积,增大了沿程泄漏流动阻力。部分泄漏流体将被蜂窝侧壁面阻拦,进入蜂窝腔并维持腔内的旋涡运动,滞止高压也将在间隙内形成局部的阻塞效果。其次,本文在涡轮叶栅模型中开展了组合蜂窝叶顶的结构优化研究。以组合蜂窝叶顶的结构参数和间隙泄漏流量分别作为输入变量和设计目标,利用基于代理模型的遗传算法搜索并获得最优的叶顶结构,完成了最优叶顶结构的数值计算和风洞实验。研究结果表明,最优叶顶的数值结果证明了上述优化策略的预测和搜索精度,最优叶顶能够减小泄漏流量约16.81%。蜂窝深度是影响间隙泄漏流量的重要因素,高度比和边长比的影响规律较为复杂。除了间隙压力侧分离泡外,涡轮叶顶间隙内部的流场结构与平板密封模型基本相似。最优叶顶结构能够加速泄漏流体在蜂窝腔内的循环速率,从而获取更强的泄漏流动抑制效果。叶顶结构也将影响叶栅下游通道内泄漏涡、上通道涡等结构的相对位置及有关损失。同时,本文在涡轮叶栅模型中开展了射流蜂窝叶顶的性能研究。分析了射流蜂窝叶顶对涡轮叶栅气动性能和换热状况的改善作用,探讨了射流方位角、射流位置、蜂窝深度和射流强度等对涡轮叶栅性能的影响,开展了不同机匣运动速度或间隙高度条件下射流蜂窝叶顶的气动性能研究,并且完成了射流蜂窝叶顶的涡轮叶栅风洞实验。研究结果表明,射流蜂窝叶顶能够降低间隙泄漏流量和叶栅下游的平均总压损失分别约27.6%和2.6%。射流能够加快蜂窝腔内泄漏流体的循环速率,增强蜂窝叶顶对泄漏流动的抑制作用。冷却射流还能够降低蜂窝叶顶的整体换热强度,改善叶片吸力面的局部换热状况。最后,本文在真实1.5级涡轮模型中开展了射流蜂窝叶顶的应用研究。对比分析了间隙泄漏流量、涡轮等熵效率和动叶出口平均总压损失等主要性能参数,分析了间隙及动叶通道内的流场结构,探讨了蜂窝深度、射流强度对涡轮气动性能的影响,开展了不同转速或间隙高度条件下射流蜂窝叶顶的气动性能研究。研究结果表明,蜂窝叶顶和射流蜂窝叶顶能够减小间隙泄漏流量分别约8.74%和63.95%,并且提高涡轮等熵效率。在转子相对坐标系下,叶顶间隙内部的流场结构与涡轮叶栅模型相似,射流流体与泄漏流体的动量交换将增加沿程的泄漏流动阻力。
杜旭博[9]（2019）在《涡轮叶片孔槽结构的气膜冷却特性研究》文中认为高压涡轮是航空燃气轮机核心机的重要组成部分,涡轮叶顶间隙的泄漏流动造成内流损失,涡轮级效率下降。高温泄漏流在叶顶的再附还将导致叶顶承受高强度热负荷,极易受到烧蚀。开展涡轮叶片的气膜冷却特性研究,对于提高航空燃气轮机性能和可靠性寿命,促进我国航空事业的发展具有重要意义。本文采用数值模拟方法,对某高压涡轮叶片孔槽结构的气膜冷却特性进行研究,以期为今后的涡轮叶顶气膜冷却结构设计提供参考。本文首先研究了在跨声速条件下,气膜冷却孔排位置、凹槽深度、端壁相对转动速度对叶顶泄漏损失及气膜冷却特性的影响。结果表明端壁转动粘性力对间隙流做功,改变了冷却流孔后反向涡对,在凹槽内卷起刮削涡,降低了叶顶泄漏流量。分析发现冷却孔排位置对叶顶泄漏流量沿轴向弦长分布和凹槽高传热系数区域分布有影响,但对总的叶顶泄漏流量和凹槽平均传热系数影响不大。同时也对叶顶泄漏流量、壁面传热系数和气膜冷却效率受凹槽深度和相对转速的影响规律进行总结。为了进一步优化叶顶孔槽结构,在凹槽叶顶的基础上设计了新型助肋和助肋冲击凹槽叶顶,深入研究了助肋和助肋冲击位置、数量、深度对叶顶泄漏损失、传热性能以及气膜冷却特性的影响。结果表明助肋能够抑制凹槽前尾缘压力梯度,增大泄漏流掺混强度,减小叶顶泄漏总压损失。凹槽深度越大,助肋和助肋冲击凹槽对总压损失的抑制作用越强,但助肋也抑制了叶顶冷却气流在原有凹槽压力梯度下的散布。同一条件下,双助肋冲击凹槽冷却叶顶的总压损失最小,后缘助肋凹槽冷却叶顶的壁面平均传热系数较小,壁面平均气膜冷却效率较大。
王维[10]（2019）在《外胀式螺旋波纹管强化传热机理及换热器优化研究》文中研究指明换热器是在石油、化工、能源、电力等诸多工业领域应用广泛的一种关键过程设备。随着工业化的进展,以及能源和资源的枯竭,对换热器的高效性、紧凑性、低压降性和特殊性的要求越来越高。本文提出一种耐高压的外胀式螺旋波纹管换热元件,通过数值模拟方法对其内部螺旋流和脱涡流耦合作用下的流动机制和强化换热机理进行研究。采用对流传热熵产模型,分析了流体全局的传热和粘性耗散不可逆度,并与流动相结合,得出了各复杂流态对换热和阻力性能变化的影响。基于多目标优化理论,建立了同时考虑换热、阻力和综合传热因子三个指标的评价体系。最后将螺旋波纹管应用于套管式换热器中,对换热器壳程的强化换热机理进行了研究,并对换热器管程、壳程流量匹配进行了多目标优化分析。采用雷诺应力模型和大涡模拟分别对光管、贯轴式波纹管和螺旋波纹管内湍流流动和换热特性进行数值预测,并与实验结果、实验关联式和相关文献报道的结果进行对比。结果显示,虽然大涡模拟方法对局部特征的把握更精细,但雷诺应力模型与大涡模拟方法均准确的预测了湍流在波纹壁面上分离涡的产生和再附着位置,以及脱涡流的回流强度。且在预测光管和波纹管的平均换热、阻力特性方面,二者的数值结果与实验结果和经验关联式之间的误差均在±10%以内,说明两种方法均具有较高的精确度。考虑计算效率的问题,本文采用湍流雷诺应力模型作为螺旋波纹管以及换热器的数值计算模型。针对贯轴式波纹管和不同结构的螺旋波纹管内流场、局部换热阻力特性、平均换热阻力特性进行对比分析,研究了螺旋波纹管几何结构对二次流、螺旋流和强湍流脉动三种流态的影响,以及各流态对换热和阻力性能的作用。结果表明,螺旋流的产生对二次流和湍流脉动有弱化作用。随着波结高度的增加,二次流和螺旋流的强度均随之增加,而湍流脉动呈现先增加后减弱的趋势;随着波结间距的增加,二次流的强度几乎不变,螺旋流的强度逐渐增加,湍流脉动强度逐渐减弱。局部的换热和阻力特性表明,局部换热性能在波结迎风面处达到最大,而在二次流区域局部换热特性最小甚至低于光滑壁面处;局部阻力系数在波结入口和出口处达到最大,二次流作用的波结内部局部阻力最低。此外,螺旋流对换热有微弱的抑制作用,但对阻力的削弱更显着。基于Bejan的对流传热熵产模型,对螺旋波纹管内的局部传热和粘性耗散不可逆性进行了研究。边界层内流体的局部传热熵产分布,验证了第三章的沿壁面分布的局部换热系数的结论。主流区流体的局部传热熵产分布表明,尽管二次流对边界层与壁面的换热不利,但增强了主流区流体之间的传热不可逆度。在强湍流脉动区域,传热不可逆度最低。通过局部阻力熵产的分布,明晰了流体粘性耗散不可逆的分布主要存在于光滑壁面的边界层内和二次流核心区附近。基于表面中心复合设计对螺旋波纹管以雷诺数、波结高度和波结间距三个响应因子,提出了三因子五水平试验方案。通过响应曲面法对换热性能、阻力性能和综合换热因子三个目标建立二阶回归模型,且拟合精度高。并对三个目标函数进行敏感度分析。最终,根据多目标遗传算法对换热性能、阻力性能和综合换热性能三目标进行优化,得到帕累托最优边界。研究了以螺旋波纹管为内管的套管式换热器壳程换热机理,壳程直径设计,并基于响应曲面法和多目标优化方法研究了套管式换热器管程-壳程流量匹配问题。研究表明,对向流动的套管式换热器内,其壳程局部换热特性和阻力特性与管程分布规律一致。随着壳程直径的增加,换热器的总换热系数呈线性减小,总压降的下降速度逐渐减小,当其壳程直径为38mm时总压降下降幅度最大,选为最佳壳程直径。通过对换热器管程-壳程流量匹配进行多目标优化,最终得到以换热器总换热系数、总压降和综合换热系数为三目标的帕累托最优解。
二、Numerical Study on the Suppression of Shock Induced Separation on the Non-Adiabatic Wall（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Numerical Study on the Suppression of Shock Induced Separation on the Non-Adiabatic Wall（论文提纲范文）
（1）转子激波型超音压气机激波组织方法及内伸激波/边界层干涉控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高负荷超音压气机激波增压 |
| 1.2.2 激波/边界层干涉研究进展 |
| 1.2.3 叶型曲率抑制激波诱导边界层分离 |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 研究内容 |
| 第2章 数值计算方法验证 |
| 2.1 数值模拟方法简介 |
| 2.1.1 控制方程组 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 二维超音压气机叶栅数值模拟方法 |
| 2.2.1 研究对象简介 |
| 2.2.2 边界条件及初始化 |
| 2.2.3 网格拓扑及无关性验证 |
| 2.2.4 湍流模型的评估 |
| 2.2.5 数值与实验结果对比 |
| 2.3 三维压气机转子数值计算方法 |
| 2.3.1 研究对象简介 |
| 2.3.2 边界条件及初始化 |
| 2.3.3 网格无关性验证 |
| 2.3.4 湍流模型的评估 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 超音压气机叶型设计方法与叶栅试验研究 |
| 3.1 超音压气机叶栅激波组织方法 |
| 3.2 超音压气机叶栅试验台 |
| 3.2.1 叶栅试验台介绍 |
| 3.2.2 试验测试系统 |
| 3.2.3 试验台改进 |
| 3.3 超音压气机叶栅试验测试 |
| 3.3.1 叶栅试验调试 |
| 3.3.2 叶栅试验结果 |
| 3.3.3 数值与试验结果对比 |
| 3.4 试验数据处理与误差分析 |
| 3.4.1 试验数据处理 |
| 3.4.2 误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超音压气机叶栅激波/边界层干涉控制方法 |
| 4.1 局部等逆压梯度负曲率型线设计方法 |
| 4.2 负曲率型线对超音压气机叶栅设计工况影响 |
| 4.2.1 叶栅气动性能影响 |
| 4.2.2 叶栅流场特征影响 |
| 4.2.3 边界层稳定性影响 |
| 4.3 负曲率型线对超音压气机叶栅非设计工况影响 |
| 4.3.1 出口背压变化 |
| 4.3.2 进口马赫数变化 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 压气机转子激波诱导边界层分离抑制方法 |
| 5.1 压气机转子局部等逆压梯度负曲率型线设计方法 |
| 5.2 设计转速下压气机转子气动性能和流场 |
| 5.2.1 总体性能曲线 |
| 5.2.2 流场对比分析 |
| 5.3 非设计转速下压气机转子气动性能和流场特征 |
| 5.3.1 不同转速下压气机转子气动性能 |
| 5.3.2 不同转速下流场特征对比 |
| 5.4 小结 |
| 结论、创新点与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（2）超燃冲压发动机碳氢燃料气膜的冷却和减阻特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 再生冷却技术研究现状 |
| 1.2.2 组合冷却技术研究现状 |
| 1.2.3 超声速气膜冷却技术研究现状 |
| 1.3 碳氢燃料超声速气膜面临的主要问题 |
| 1.3.1 气膜与主流掺混会发生吸放热并存的非平衡化学反应 |
| 1.3.2 氧化裂解反应对气膜流动换热特性的影响尚不明确 |
| 1.3.3 再生/气膜复合冷却对发动机性能的影响有待评估 |
| 1.4 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 带有非平衡氧化裂解反应碳氢燃料超声速气膜流动换热数值建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 带有氧化裂解反应碳氢燃料超声速气膜数值模型 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 物性处理方法 |
| 2.2.4 适用于低压高速燃烧室环境的热裂解反应模型 |
| 2.2.5 适用于低压高速燃烧室环境的氧化裂解反应模型 |
| 2.2.6 湍流模型 |
| 2.2.7 湍流化学反应相互作用模型 |
| 2.3 带有氧化裂解反应碳氢燃料超声速气膜模型验证 |
| 2.3.1 数值模型验证思路 |
| 2.3.2 近壁区超声速湍流剪切掺混过程预测能力验证 |
| 2.3.3 带有吸热型热裂解反应的超声速气膜流动换热预测能力验证 |
| 2.3.4 超声速湍流边界层内剪切掺混燃烧过程预测能力验证 |
| 2.4 超声速气膜冷却过程中氧化裂解反应发生发展特性 |
| 2.5 燃料气膜燃烧对燃烧室热载荷影响路径分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 带有氧化裂解反应的碳氢燃料超声速气膜冷却特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 吸热型热裂解反应对超声速气膜冷却特性的影响机制分析 |
| 3.3 氧化裂解反应对超声速气膜冷却特性的双重影响机制 |
| 3.4 超声速气膜冷却特性评价指标及影响因素变化原则 |
| 3.4.1 超声速气膜冷却特性评价指标分析 |
| 3.4.2 主要影响因素变化原则 |
| 3.5 气膜参数对带有燃烧反应超声速气膜冷却特性的影响规律 |
| 3.5.1 定气膜冷却当量比下气膜进口速度和厚度的影响 |
| 3.5.2 定气膜冷却当量比下气膜进口温度的影响 |
| 3.5.3 气膜冷却当量比的影响 |
| 3.6 主流对带有燃烧反应超声速气膜冷却特性的影响规律 |
| 3.6.1 主流来流温度的影响 |
| 3.6.2 主流来流马赫数的影响 |
| 3.6.3 激波对带有燃烧反应超声速气膜冷却特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 超声速湍流边界层内碳氢燃料超声速气膜燃烧减阻特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氧化裂解反应对超声速气膜阻力特性的分区影响机制 |
| 4.3 碳氢燃料超声速气膜燃烧防热/减阻耦合匹配特性分析 |
| 4.3.1 碳氢燃料超声速气膜燃烧防热/减阻耦合匹配路径分析 |
| 4.3.2 减阻特性和防热特性参数定义 |
| 4.3.3 碳氢燃料超声速气膜防热/减阻耦合匹配特性 |
| 4.4 气膜参数对防热/减阻耦合匹配特性的影响规律探索 |
| 4.4.1 气膜流动参数的影响 |
| 4.4.2 气膜结构参数的影响 |
| 4.5 宽速域运行范围下发动机防热/减阻耦合匹配特性探索 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 碳氢燃料再生/气膜复合冷却对发动机热边界和推力性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室再生/气膜复合冷却准一维模型 |
| 5.2.1 碳氢燃料再生/气膜复合冷却准一维模型 |
| 5.2.2 碳氢燃料再生/气膜复合冷却准一维模型验证 |
| 5.3 碳氢燃料再生/气膜复合冷却对发动机热边界的影响 |
| 5.3.1 物理模型及发动机热边界评价指标 |
| 5.3.2 碳氢燃料再生/气膜复合冷却方案优化 |
| 5.3.3 不考虑气膜氧化裂解反应时复合冷却对发动机热边界的影响 |
| 5.3.4 碳氢燃料超声速气膜氧化裂解反应对发动机热边界的影响 |
| 5.4 碳氢燃料再生/气膜复合冷却对发动机推力性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）涡轮尾缘高效冷却结构流动换热机理及设计验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及意义 |
| 1.3 涡轮尾缘内部冷却结构 |
| 1.3.1 扰流柱强化传热 |
| 1.3.2 交错肋强化传热 |
| 1.3.3 凹陷涡发生器/凸起强化传热 |
| 1.4 涡轮尾缘气膜冷却 |
| 1.4.1 尾缘半劈缝的实验研究 |
| 1.4.2 尾缘半劈缝的数值研究 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 数值模拟方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值方法原理 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 参数定义 |
| 2.4 数值验证 |
| 2.4.1 扰流柱通道数值验证 |
| 2.4.2 交错肋通道数值验证 |
| 2.4.3 尾缘半劈缝气膜数值验证 |
| 2.4.4 气热耦合数值验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 扰流柱通道换热强化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 间断扰流柱通道内部换热与流动特征 |
| 3.2.1 间断扰流柱几何模型和数值计算方法 |
| 3.2.2 间断扰流柱流动和换热总体性能 |
| 3.2.3 静止状态下间断扰流柱流动换热特性 |
| 3.2.4 旋转状态下间断扰流柱内部流动换热特性 |
| 3.3 凹陷涡强化扰流柱换热特性研究 |
| 3.3.1 几何模型和数值计算 |
| 3.3.2 凹陷涡深度对扰流柱通道流动换热的影响 |
| 3.3.3 凹陷涡位置对扰流柱通道流动换热的影响 |
| 3.4 凸起强化扰流柱换热研究 |
| 3.4.1 凸起深度对扰流柱通道流动换热的影响 |
| 3.4.2 凸起位置对扰流柱通道流动换热的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 交错肋通道流动换热特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原型交错肋通道流动换热特性 |
| 4.2.1 交错肋几何模型和数值计算方法 |
| 4.2.2 原型交错肋整体性能 |
| 4.2.3 原型交错肋通道流动特性 |
| 4.2.4 原型交错肋通道换热特性 |
| 4.3 间断交错肋换热特性分布 |
| 4.3.1 间断交错肋几何模型 |
| 4.3.2 间断交错肋总体性能 |
| 4.3.3 间断交错肋通道流动特性 |
| 4.3.4 间断交错肋通道换热特性 |
| 4.4 截断交错肋通道流动换热特性 |
| 4.4.1 截断交错肋几何模型 |
| 4.4.2 截断交错肋总体性能 |
| 4.4.3 截断交错肋通道流动特性 |
| 4.4.4 截断交错肋通道换热特性 |
| 4.5 含有冲击冷却的交错肋通道流动换热特性 |
| 4.5.1 几何模型和数值计算方法介绍 |
| 4.5.2 含有冲击结构的交错肋通道总体换热特性 |
| 4.5.3 交错肋通道和冲击区域的流动特性 |
| 4.5.4 交错肋通道和冲击区域的换热特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 尾缘半劈缝气膜冷却研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冷气入射角对气膜冷却的影响 |
| 5.2.1 几何模型和数值计算方法 |
| 5.2.2 整体性能分析 |
| 5.2.3 冷气入射角度对气膜冷却效率和流场的影响 |
| 5.2.4 吹风比对气膜冷却效率和流场的影响 |
| 5.3 不同唇口形状下尾缘半劈缝流场和冷却效率 |
| 5.3.1 几何模型介绍 |
| 5.3.2 不同唇口形状时绝热气膜冷却效率分布 |
| 5.3.3 不同唇口形状时流场特性分布 |
| 5.4 不同加强筋形状下尾缘半劈缝流场和冷却效率 |
| 5.4.1 几何模型介绍 |
| 5.4.2 不同加强筋形状时绝热气膜冷却效率分布 |
| 5.4.3 不同加强筋形状时流场特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 尾缘高效冷却结构设计验证研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涡轮导叶冷却结构设计验证 |
| 6.2.1 原型涡轮导叶几何和数值方法介绍 |
| 6.2.2 凹陷涡强化导叶尾缘换热设计验证 |
| 6.2.3 凸起强化导叶尾缘换热设计验证 |
| 6.2.4 尾缘交错肋通道强化换热设计验证 |
| 6.3 涡轮动叶冷却结构设计验证 |
| 6.3.1 原型涡轮动叶几何和数值方法介绍 |
| 6.3.2 凹陷涡强化动叶尾缘换热设计验证 |
| 6.3.3 凸起强化动叶尾缘换热设计验证 |
| 6.3.4 交错肋强化动叶尾缘换热设计验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）涡轮沉槽型气膜孔流场特征和冷却性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气膜冷却概述 |
| 1.3 气膜冷却研究进展 |
| 1.3.1 气膜冷却影响因素 |
| 1.3.2 气膜冷却效率提升途径 |
| 1.3.3 气膜冷却流场结构 |
| 1.3.4 涡轮导叶环境中的气膜冷却研究 |
| 1.4 沉槽型气膜冷却研究进展 |
| 1.4.1 平板模型研究进展 |
| 1.4.2 涡轮叶片中的沉槽型孔研究进展 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 数值模拟方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维数值模拟方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 雷诺平均湍流模型 |
| 2.2.3 大涡模拟模型 |
| 2.3 雷诺平均湍流模型验证 |
| 2.3.1 平板气膜冷却模型 |
| 2.3.2 简化涡轮前缘气膜冷却模型 |
| 2.3.3 高压涡轮导叶模型 |
| 2.4 大涡模拟数值验证 |
| 2.4.1 平板冷却模型大涡模拟验证 |
| 2.4.2 简化前缘冷却模型大涡模拟验证 |
| 2.4.3 数值方法应用策略 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 平板模型沉槽型气膜冷却研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 沉槽型与圆柱型气膜孔对比分析 |
| 3.2.1 物理模型和边界条件 |
| 3.2.2 时均流场分析 |
| 3.2.3 瞬态流场旋涡结构分析 |
| 3.2.4 下游对旋涡对发展研究 |
| 3.3 吹风比影响的研究 |
| 3.3.1 气膜冷却效率分析 |
| 3.3.2 吹风比对沉槽型孔流场影响的研究 |
| 3.4 复合角度影响的研究 |
| 3.4.1 物理模型和边界条件 |
| 3.4.2 时均模拟结果分析 |
| 3.4.3 瞬态流场结果分析 |
| 3.5 冷气来流方向影响的研究 |
| 3.5.1 边界条件 |
| 3.5.2 时均气膜冷却效率分析 |
| 3.5.3 孔内和槽内流场结构分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 沉槽型气膜冷却改进设计研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 横向槽唇部对气膜冷却性能的影响 |
| 4.2.1 物理模型和边界条件 |
| 4.2.2 气膜冷却效率分析 |
| 4.2.3 不同横向槽唇部结构下游流场特征 |
| 4.3 沉槽型孔冷却单元对冷却效率的影响 |
| 4.3.1 物理模型及边界条件 |
| 4.3.2 不同冷却单元的气膜冷却效率分析 |
| 4.3.3 冷却单元时均流场结构分析 |
| 4.3.4 冷却单元内孔间节距的影响 |
| 4.3.5 冷却单元瞬态流场结构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 涡轮前缘沉槽型气膜冷却研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 沉槽型孔对涡轮前缘冷却性能的影响 |
| 5.2.1 涡轮前缘气膜冷却模型及边界条件 |
| 5.2.2 沉槽型气膜孔布置的影响 |
| 5.2.3 前缘气膜冷却时均流场分析 |
| 5.2.4 传热性能分析 |
| 5.3 气膜孔入射角度对冷却性能的影响 |
| 5.3.1 几何参数 |
| 5.3.2 气膜孔倾斜角度的影响 |
| 5.3.3 气膜孔复合角度的影响 |
| 5.4 沉槽型孔布置对非定常流场的研究 |
| 5.4.1 前缘非定常旋涡分布 |
| 5.4.2 展向和流向非定常旋涡分析 |
| 5.5 入口旋流对前缘冷却性能影响的研究 |
| 5.5.1 物理模型和入口旋流边界条件 |
| 5.5.2 入口旋流的影响 |
| 5.5.3 旋流数对前缘气膜冷却的影响 |
| 5.5.4 吹风比对前缘气膜冷却的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 涡轮导叶沉槽型气膜冷却研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涡轮导叶前缘气膜冷却研究 |
| 6.2.1 涡轮导叶模型和边界条件 |
| 6.2.2 气膜冷却孔布局的影响 |
| 6.2.3 吹风比影响的研究 |
| 6.2.4 密度比对前缘冷却覆盖影响的研究 |
| 6.3 考虑前缘冷却的吸力侧气膜冷却研究 |
| 6.3.1 吸力侧气膜冷却模型及边界条件 |
| 6.3.2 沉槽型孔冷却单元在吸力侧的应用 |
| 6.3.3 吸力侧气膜孔下游流场结构分析 |
| 6.3.4 雷诺数对气膜冷却性能影响的研究 |
| 6.4 气热耦合研究 |
| 6.4.1 气热耦合模型及边界条件 |
| 6.4.2 前缘区域气膜冷却气热耦合研究 |
| 6.4.3 吸力侧气膜冷却气热耦合研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号列表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 燃料轴向分级燃烧技术的研究现状 |
| 1.2.1 燃料轴向分级燃烧的反应动力学研究 |
| 1.2.2 燃料轴向分级燃烧的污染物排放特性研究 |
| 1.2.3 二级燃烧区的火焰及流动特征研究 |
| 1.2.4 燃料轴向分级燃烧技术的应用现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 燃料轴向分级燃烧的化学反应器网络模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 燃料轴向分级燃烧的CRN模型 |
| 2.3 CRN模型校验 |
| 2.3.1 CRN模型的实验验证 |
| 2.3.2 NO_x生成路径分析方法及验证 |
| 2.4 CRN模拟结果及分析 |
| 2.4.1 燃料分配的影响 |
| 2.4.2 停留时间分配的影响 |
| 2.4.3 二级射流与烟气掺混程度的影响 |
| 2.4.4 壁面热损失的影响 |
| 2.4.5 进气温度的影响 |
| 2.4.6 压力的影响 |
| 2.4.7 模拟燃机工况下的NO_x减排潜力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 燃料轴向分级燃烧污染物排放实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验平台及方法 |
| 3.2.1 实验平台 |
| 3.2.2 测量方法 |
| 3.2.3 实验流程 |
| 3.2.4 实验工况 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 单级模式下污染物排放特性 |
| 3.3.2 燃料轴向分配比例的影响 |
| 3.3.3 一、二级当量比的影响 |
| 3.3.4 二级喷嘴射流速度的影响 |
| 3.3.5 燃料轴向分级燃烧方案排放特性对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 燃料轴向分级燃烧交叉射流火焰特性的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验工况 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 二级燃烧区火焰图像分析 |
| 4.3.2 OH~*测量结果及分析 |
| 4.3.3 OH-PLIF测量结果及分析 |
| 4.3.4 实验结果的模拟分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 交叉射流火焰数值模拟方法及验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模拟方法简介 |
| 5.2.1 控制方程组的封闭 |
| 5.2.2 湍流模型简介 |
| 5.2.3 燃烧模型简介 |
| 5.3 交叉射流流场的冷态模拟及验证 |
| 5.3.1 几何模型及边界条件 |
| 5.3.2 RANS方法的验证 |
| 5.3.3 SAS和 WMLES模拟的验证 |
| 5.4 交叉射流火焰的热态模拟及验证 |
| 5.4.1 几何模型、网格及边界条件 |
| 5.4.2 迹线及速度场分布验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 交叉射流火焰数值模拟及分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 JIC火焰的瞬态结果分析 |
| 6.2.1 冷、热态流场涡结构对比 |
| 6.2.2 迎、背风侧的瞬态火焰特征 |
| 6.3 JIC火焰的时均结果分析 |
| 6.3.1 冷态射流中心迹线上的标量衰减特征 |
| 6.3.2 燃烧反应对JIC流场的影响 |
| 6.3.3 JIC流场的壁温分布 |
| 6.4 进口燃料分布对JIC流场的影响 |
| 6.5 JIC流场掺混均匀性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）蜂窝叶顶结构控制涡轮叶栅叶尖泄漏流动的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 涡轮叶尖间隙泄漏流动的研究进展 |
| 1.2.1 叶尖泄漏流动机理研究 |
| 1.2.2 间隙泄漏流动影响因素 |
| 1.3 涡轮叶尖泄漏流动控制方法研究进展 |
| 1.3.1 叶尖泄漏流动主动控制方法 |
| 1.3.2 叶尖泄漏流动被动控制方法 |
| 1.3.3 叶尖泄漏流动耦合控制研究 |
| 1.4 蜂窝密封的研究进展 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 蜂窝叶顶控制技术实验与数值研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 叶栅低速风洞实验台 |
| 2.2.2 实验叶栅方案及参数测量 |
| 2.2.3 实验数据处理 |
| 2.2.4 测量精度 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 2.3.1 湍流模型的参数辨识 |
| 2.3.2 计算模型及边界条件 |
| 2.3.3 数值方法验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 蜂窝叶顶抑制涡轮叶尖泄漏流动作用机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 蜂窝叶顶与机匣蜂窝密封性能的对比 |
| 3.3 蜂窝叶顶对泄漏流动总参数的影响 |
| 3.3.1 间隙泄漏流量的变化 |
| 3.3.2 涡轮叶栅总损失的变化 |
| 3.4 实验结果分析 |
| 3.4.1 涡轮叶栅内泄漏流场 |
| 3.4.2 上端壁静压及流场显示 |
| 3.4.3 叶栅出口损失及二次流线分布 |
| 3.4.4 叶片表面静压系数分布 |
| 3.5 叶尖间隙泄漏流场分析 |
| 3.5.1 叶顶间隙内部和蜂窝叶顶结构流场细节 |
| 3.5.2 叶栅通道内流动特性 |
| 3.5.3 间隙泄漏流动带来的损失来源分析 |
| 3.6 蜂窝叶顶对叶尖换热的影响 |
| 3.7 蜂窝叶顶在1.5级涡轮中的应用 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 蜂窝叶顶抑制涡轮叶尖泄漏流动影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 蜂窝高度对蜂窝叶顶密封性能的影响 |
| 4.2.1 间隙泄漏流量和叶栅出口损失的变化规律 |
| 4.2.2 叶尖间隙内部流动细节分析 |
| 4.2.3 叶栅通道内泄漏流场分析 |
| 4.3 间隙高度对蜂窝叶顶密封性能的影响 |
| 4.3.1 泄漏流量和叶栅出口损失的变化规律 |
| 4.3.2 叶尖间隙内部流动细节分析 |
| 4.3.3 叶栅通道内泄漏流场分析 |
| 4.4 来流冲角对蜂窝叶顶密封性能影响 |
| 4.4.1 泄漏流量和叶栅出口损失的变化规律 |
| 4.4.2 叶尖间隙内部流动细节分析 |
| 4.4.3 叶栅通道内泄漏流场分析 |
| 4.5 周期性非定常来流条件下蜂窝叶顶叶尖泄漏流场分析 |
| 4.5.1 周期性非定常来流条件 |
| 4.5.2 间隙泄漏流量和叶尖负荷的非定常变化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 蜂窝叶顶改进结构强化涡轮叶尖泄漏流动控制效果研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 倾斜蜂窝叶顶控制叶尖泄漏流动研究 |
| 5.2.1 物理模型 |
| 5.2.2 倾斜蜂窝叶顶强化叶尖泄漏流动控制效果的作用机理 |
| 5.2.3 不同倾斜方位对叶尖泄漏流动的影响 |
| 5.2.4 不同倾斜角度对叶尖泄漏流动的影响 |
| 5.3 蜂窝-棱台组合叶顶结构控制叶尖泄漏流动研究 |
| 5.3.1 物理模型 |
| 5.3.2 蜂窝-棱台组合叶顶强化叶尖泄漏流动控制机理 |
| 5.3.3 棱台高度对叶尖泄漏流动的影响 |
| 5.3.4 棱台侧倾角对叶尖泄漏流动的影响 |
| 5.4 蜂窝-球底叶顶组合结构抑制叶尖泄漏流动研究 |
| 5.4.1 物理模型 |
| 5.4.2 蜂窝-球底组合叶顶强化叶尖泄漏流动控制机理 |
| 5.4.3 球底高度对叶尖泄漏流动的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）涡轮导向器端区离散台阶缝气膜冷却机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 航空发动机发展趋势 |
| 1.2 冷却技术的引入及发展 |
| 1.3 典型冷却方式 |
| 1.4 端壁换热与气膜冷却研究 |
| 1.4.1 端区二次流特征 |
| 1.4.2 端壁传热特性 |
| 1.4.3 端壁气膜冷却 |
| 1.5 冷却技术发展的相关支撑技术 |
| 1.5.1 实验研究 |
| 1.5.2 理论计算分析方法 |
| 1.6 本文的主要内容 |
| 1.7 章节安排 |
| 第2章 涡轮叶栅实验装置及测量方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 低速大尺寸叶栅传热风洞试验台 |
| 2.3 试验段 |
| 2.4 冷气流路及加热系统 |
| 2.5 测试系统 |
| 2.5.1 压力采集系统 |
| 2.5.2 恒温热线风速仪 |
| 2.5.3 位移机构 |
| 2.5.4 五孔探针及其标定 |
| 2.5.5 温度采集卡 |
| 2.5.6 红外热像仪及其标定 |
| 2.6 叶栅试验段流场测试 |
| 2.7 数据处理 |
| 2.7.1 总压损失系数 |
| 2.7.2 流向涡量系数 |
| 2.7.3 气膜冷却有效性 |
| 2.8 误差分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 数值方法及其验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟方法 |
| 3.3 流动控制方程的雷诺时均方法 |
| 3.4 RANS湍流模型 |
| 3.5 DES分离涡模型 |
| 3.6 RANS数值方法验证端区气膜冷却 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 离散缝气膜冷却定常数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶栅端区二次流特征 |
| 4.3 离散缝冷却和流动特性 |
| 4.3.1 新型冷却结构——离散缝式冷却 |
| 4.3.2 计算域及计算方法 |
| 4.3.3 离散缝和常规缝冷却特性对比 |
| 4.3.4 离散缝轴向位置的影响 |
| 4.3.5 离散缝周向位置的影响 |
| 4.3.6 离散缝冷气攻角的影响 |
| 4.4 离散缝组合气膜孔冷却和流动特性 |
| 4.4.1 气膜孔几何特征参数定义 |
| 4.4.2 台阶对气膜孔冷却的影响 |
| 4.4.3 气膜孔吹风比的影响 |
| 4.4.4 气膜孔轴向位置的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 离散缝端区气膜冷却实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 平板气膜冷却有效性—实验技术验证 |
| 5.3 冷气流量对叶栅通道端区流动影响 |
| 5.4 叶栅端壁气膜冷却有效性实验 |
| 5.4.1 离散缝实验与计算结果对比 |
| 5.4.2 冷气量对离散缝气膜冷却效果的影响 |
| 5.4.3 缝唇比对离散缝气膜冷却效果的影响 |
| 5.4.4 轴向位置对离散缝气膜冷却的影响 |
| 5.4.5 叶栅和平板实验结果对比 |
| 5.4.6 离散缝冷却分区特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 离散缝气膜冷却非定常数值研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 平板二维缝非定常流动冷却研究 |
| 6.2.1 平板二维缝几何特征和计算方法 |
| 6.2.2 计算结果分析 |
| 6.3 叶栅端壁离散缝非定常数值研究 |
| 6.3.1 离散缝非定常计算方法 |
| 6.3.2 计算结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）射流蜂窝叶顶控制涡轮叶顶间隙泄漏的数值和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 涡轮叶顶间隙泄漏流动的研究进展 |
| 1.3 涡轮叶顶间隙泄漏控制技术的研究进展 |
| 1.3.1 被动控制技术 |
| 1.3.2 主动控制技术 |
| 1.4 蜂窝密封的研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 风洞实验条件和数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 涡轮叶栅风洞实验介绍 |
| 2.2.1 风洞实验台和涡轮叶栅模型 |
| 2.2.2 监测的气动参数 |
| 2.2.3 射流方案和供气设备 |
| 2.3 物理模型和数值方法 |
| 2.3.1 平板密封模型 |
| 2.3.2 涡轮叶栅模型 |
| 2.3.3 真实1.5级涡轮模型 |
| 2.4 无量纲参数公式 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 射流蜂窝结构的密封机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 射流蜂窝密封模型 |
| 3.3 定压比条件下射流蜂窝结构的密封机制探讨 |
| 3.3.1 间隙内部的速度分布 |
| 3.3.2 间隙内部的静压分布 |
| 3.4 几何参数对射流蜂窝结构密封性能的影响 |
| 3.4.1 蜂窝深度对密封性能的影响 |
| 3.4.2 射流强度对密封性能的影响 |
| 3.5 工况条件对射流蜂窝结构密封性能的影响 |
| 3.5.1 来流雷诺数对密封性能的影响 |
| 3.5.2 间隙高度对密封性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 组合蜂窝叶顶在涡轮叶栅中的优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 组合蜂窝叶顶的结构参数 |
| 4.3 代理模型及数学优化方法 |
| 4.3.1 代理模型的基本理论和选取 |
| 4.3.2 代理模型的构建及验证 |
| 4.3.3 遗传算法优化及结果 |
| 4.4 组合蜂窝叶顶对涡轮叶栅气动性能的影响 |
| 4.4.1 结构参数对间隙泄漏流量的影响规律 |
| 4.4.2 叶顶间隙内部的流场结构分析 |
| 4.4.3 泄漏流动对吸力侧流场的影响 |
| 4.4.4 叶栅通道内的二次流动及损失 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 涡轮叶栅中射流蜂窝叶顶的性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 射流蜂窝叶顶的性能分析 |
| 5.2.1 射流蜂窝叶顶模型 |
| 5.2.2 射流蜂窝叶顶的气动性能分析 |
| 5.2.3 射流蜂窝叶顶的换热状况分析 |
| 5.3 几何参数对射流蜂窝叶顶性能的影响 |
| 5.3.1 射流方位角对涡轮叶栅性能的影响 |
| 5.3.2 射流位置对涡轮叶栅性能的影响 |
| 5.3.3 蜂窝深度对涡轮叶栅性能的影响 |
| 5.3.4 射流强度对涡轮叶栅性能的影响 |
| 5.4 工况条件对射流蜂窝叶顶气动性能的影响 |
| 5.4.1 机匣相对运动对涡轮叶栅气动性能的影响 |
| 5.4.2 间隙高度对涡轮叶栅气动性能的影响 |
| 5.5 射流蜂窝叶顶的叶栅风洞实验研究 |
| 5.5.1 研究方案 |
| 5.5.2 实验和计算结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 真实1.5级涡轮中射流蜂窝叶顶的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 1.5级涡轮中射流蜂窝叶顶的气动性能分析 |
| 6.2.1 射流蜂窝叶顶模型 |
| 6.2.2 涡轮的气动性能参数分析 |
| 6.2.3 叶顶间隙内部的流场结构分析 |
| 6.2.4 涡轮通道内部的二次流动分析 |
| 6.3 几何参数对射流蜂窝叶顶气动性能的影响 |
| 6.3.1 蜂窝深度对涡轮气动性能的影响 |
| 6.3.2 射流强度对涡轮气动性能的影响 |
| 6.4 工况条件对射流蜂窝叶顶气动性能的影响 |
| 6.4.1 动叶转速对射流蜂窝叶顶气动性能的影响 |
| 6.4.2 间隙高度对射流蜂窝叶顶气动性能的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）涡轮叶片孔槽结构的气膜冷却特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 叶顶间隙泄漏流动和气膜冷却的国内外研究现状 |
| 1.2.1 叶顶泄漏流动和气膜冷却概述 |
| 1.2.2 叶顶间隙泄漏流动的国内外研究现状 |
| 1.2.3 叶顶气膜冷却特性的国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要工作 |
| 第二章 物理模型与数值计算方法 |
| 2.1 物理模型简介 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 网格划分 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 网格无关性分析及计算结果的验证 |
| 2.5.1 网格无关性分析 |
| 2.5.2 计算结果验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 凹槽叶顶的气膜冷却特性 |
| 3.1 端壁转动对凹槽叶顶的气膜冷却特性影响 |
| 3.1.1 研究对象简介 |
| 3.1.2 端壁转动对叶顶凹槽间隙流的影响 |
| 3.1.3 端壁转动对冷却气流的影响 |
| 3.1.4 端壁转动对叶顶泄漏流量的影响 |
| 3.1.5 端壁转动对叶顶传热性能的影响 |
| 3.2 叶顶凹槽深度对气膜冷却的影响 |
| 3.3 叶顶相对转动速度对气膜冷却的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 助肋和助肋冲击凹槽叶顶的气动传热特性 |
| 4.1 助肋冲击凹槽叶顶对叶栅下游流场的影响 |
| 4.1.1 研究对象简介 |
| 4.1.2 助肋冲击凹槽叶顶对叶栅下游总压损失的影响 |
| 4.2 助肋冲击凹槽叶顶的泄漏流动分析 |
| 4.3 助肋冲击凹槽叶顶的传热分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 助肋和助肋冲击凹槽叶顶的气膜冷却特性 |
| 5.1 研究对象简介 |
| 5.2 气膜冷却叶栅模型下游的泄漏流总压损失 |
| 5.3 叶顶凹槽冷却流的流动特性 |
| 5.4 叶顶凹槽冷却流的传热特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（10）外胀式螺旋波纹管强化传热机理及换热器优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 强化换热元件及机理研究进展 |
| 1.2.1 强化换热概述 |
| 1.2.2 异形管强化换热元件研究进展 |
| 1.2.3 波纹管强化换热机理研究进展 |
| 1.2.4 强化换热优化方法研究进展 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 课题主要研究内容及研究框架 |
| 1.4.1 课题主要研究内容 |
| 1.4.2 课题研究框架 |
| 第2章 螺旋波纹管湍流流动及传热数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 雷诺应力模型 |
| 2.2.2 大涡模拟 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 2.3.1 物理模型 |
| 2.3.2 边界条件 |
| 2.3.3 基本假设 |
| 2.3.4 离散格式 |
| 2.3.5 网格及网格无关性验证 |
| 2.4 数值模型验证 |
| 2.4.1 波纹槽道内流动特性验证 |
| 2.4.2 平均传热与阻力特性实验验证 |
| 2.4.3 局部传热与阻力特性对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 螺旋波纹管强化传热机理及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋波纹管内螺旋-脱涡耦合流动机理研究 |
| 3.2.1 贯轴式与螺旋式波纹管流场对比 |
| 3.2.2 无量纲波高对螺旋-脱涡耦合流动的影响 |
| 3.2.3 无量纲波距对螺旋-脱涡耦合流动的影响 |
| 3.3 螺旋波纹管局部强化传热和阻力机理分析 |
| 3.3.1 贯轴式与螺旋式波纹管局部性能对比 |
| 3.3.2 无量纲波高对局部性能的影响 |
| 3.3.3 无量纲波距对局部性能的影响 |
| 3.4 平均传热和阻力特性研究 |
| 3.4.1 无量纲波高对平均性能的影响 |
| 3.4.2 无量纲波距对平均性能的影响 |
| 3.4.3 综合强化换热性能对比 |
| 3.5 内凹式螺旋波纹管的机理分析 |
| 3.5.1 内凹式螺旋波纹管流场分析 |
| 3.5.2 内凹式螺旋波纹管强化换热机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于熵产特性的强化传热机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熵产模型 |
| 4.3 螺旋波纹管局部熵产特性研究 |
| 4.3.1 贯轴式与螺旋式波纹管局部熵产特性对比 |
| 4.3.2 无量纲波高对局部熵产特性的影响 |
| 4.3.3 无量纲波距对局部熵产特性的影响 |
| 4.4 螺旋波纹管平均熵产特性研究 |
| 4.4.1 无量纲波高对平均熵产特性的影响 |
| 4.4.2 无量纲波距对平均熵产特性的影响 |
| 4.5 内凹式螺旋波纹管基于熵产的机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 螺旋波纹管多目标优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 螺旋波纹管多目标优化问题及试验设计 |
| 5.3 螺旋波纹管强化传热性能回归模型 |
| 5.4 螺旋波纹管强化换热性能的响应曲面分析 |
| 5.4.1 敏感性分析 |
| 5.4.2 响应曲面分析 |
| 5.5 螺旋波纹管多目标优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 螺旋波纹管套管式换热器优化设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 套管式换热器数值模型 |
| 6.2.1 几何模型及边界条件 |
| 6.2.2 网格划分 |
| 6.3 套管式换热器壳程管径设计 |
| 6.3.1 壳程流动机理 |
| 6.3.2 壳程局部传热和阻力性能 |
| 6.3.3 壳程平均传热系数和阻力性能 |
| 6.4 套管式换热器管侧-壳侧流速匹配多目标优化 |
| 6.4.1 试验设计 |
| 6.4.2 回归模型建立 |
| 6.4.3 响应曲面分析 |
| 6.4.4 多目标优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、Numerical Study on the Suppression of Shock Induced Separation on the Non-Adiabatic Wall（论文参考文献）
- [1]转子激波型超音压气机激波组织方法及内伸激波/边界层干涉控制研究[D]. 刘永振. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]超燃冲压发动机碳氢燃料气膜的冷却和减阻特性研究[D]. 左婧滢. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]涡轮尾缘高效冷却结构流动换热机理及设计验证[D]. 杜巍. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [4]涡轮沉槽型气膜孔流场特征和冷却性能研究[D]. 侯瑞. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究[D]. 郑祥龙. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(01)
- [6]蜂窝叶顶结构控制涡轮叶栅叶尖泄漏流动的机理研究[D]. 付云峰. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]涡轮导向器端区离散台阶缝气膜冷却机理研究[D]. 徐庆宗. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [8]射流蜂窝叶顶控制涡轮叶顶间隙泄漏的数值和实验研究[D]. 王亚博. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]涡轮叶片孔槽结构的气膜冷却特性研究[D]. 杜旭博. 中国民航大学, 2019(02)
- [10]外胀式螺旋波纹管强化传热机理及换热器优化研究[D]. 王维. 哈尔滨工业大学, 2019(01)