旋转叶片表面减阻微织构设计与性能测试研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vincechuang
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现代航空发动机从控制油耗、改进效率、降低噪声等多个方面提出了更高的研制要求,阻力的减少无疑能大大提高商用航空发动机的性能。叶片作为航空发动机的重要组成部分,对整机的工作性能起到决定性作用。本文以叶片表面微织构减阻技术作为研究对象,采用数值模拟和实验的方法,对高速旋转叶片表面微织构减阻性能数值模拟与微织构的减阻机理进行了研究。论文主要研究内容和成果如下:(1)针对旋转叶片表面微织构进行了设计方法的研究。根据边界层理论将尺寸参数无量纲化,给出了一种表面减阻织构的设计方法;采用二次开发方法,建立了叶片表面微织构参数化模型;针对叶片表面微小织构,设计了从单环到局部的数值仿真模型简化方法;依据系统能量守恒定律,建立了减阻性能评判标准;通过构建平面与叶片曲面的联系,形成针对旋转叶片的微织构减阻性能简化分析方法。(2)开展了叶片表面微织构减阻机理研究。通过分析平面沟槽微织构的形状、高度、宽度、间距、流速等参数,得出了微织构各个参数对减阻性能的影响规律;借鉴平面微织构减阻性能的影响规律,对叶片不同区域表面微织构进行了减阻性能及机理的分析。(3)开展了叶片表面微织构参数与减阻性能的建模研究。利用BP神经网络搭建了微织构几何尺度和减阻性能的神经网络模型,构建了微织构参数与减阻率的映射关系,实现了不同参数微织构的减阻率的预测。(4)进行了叶片表面微织构减阻性能实验验证。根据仿真结果选取减阻效果最佳的微织构参数,制定加工工艺并利用五轴数控铣削的方式,加工叶片及微织构;并在风洞中进行叶珊实验,验证了微织构的减小系统能量损失的作用。
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