先进压气机叶栅流场试验与计算分析

来源 :沈阳航空工业学院 沈阳航空航天大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:cker
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本文通过将风洞试验与计算机数值模拟相结合的方法,对某平面叶栅流场进行分析,为深入研究平面叶栅流场寻求一种新的研究方法。首先,使用某生产性平面叶栅风洞对一组先进叶栅在多个攻角、速度下进行试验,得到不同试验状态下叶栅流场数据,对此试验数据进行处理,分别得到平面叶栅在单个试验状态下的流场参数分布和多个试验状态下的叶栅参数曲线,并将此试验数据作为叶栅性能参数基准。使用Fluent软件中不同的数值计算方法和流动模型,分别选择基于压力的求解方法和基于密度的求解方法结合S-A湍流模型、SST k-ω湍流模型和Std k-ω湍流模型,对该叶栅各攻角、速度状态下的叶栅流场进行数值计算,并将计算结果与叶栅试验数据进行关键参数对比,如损失系数、出口马赫数、出气角度等,找到在各状态下与试验数据均符合良好的数值模拟计算模型。并分别讨论试验和数值模拟结果在不同条件下的误差范围及可信度。根据数据分析得出的结果认为,在设计攻角附近,使用基于压力的Simple求解方法和S-A湍流模型计算得出的叶栅流场模拟结果与试验数据符合最为良好,Simple S-A模型的模拟结果中损失系数、出口马赫数、出气角度等参数的误差范围分别为2.5%,1.5%和1.5度左右。在叶栅偏离设计攻角时,使用Simple SST k-ω模型计算效果相对较好,但误差相对较大。此量化的误差分析结果,不仅为叶栅计算模型在工程上的应用指明了可信区间,而且可通过该数值计算结果对试验中无法直接观测的流场现象进行补充解释,取得对平面叶栅流场的深入认识。
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