毕业设计(论文)定稿.doc

尾缘厚度对跨声速叶栅流动影响的 数值研究 院 系 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 负责教师 沈阳 2013年6月摘 要 关键词 符 号 表 ° 损失系数 - 出气角 ° 比热容 J/(mol?K) 几何进口角 ° b 弦长 mm 几何出口角 ° f 挠度 mm 气流转折角 ° i 攻角 ° 叶型弯角 ° k 动能 J 落后角 ° r 半径 mm 叶型前缘角 ° t 栅距 mm 叶型后缘角 ° u、v、w 速度 m/s 总压恢复系数 - E 能量 J 粘性应力 Pa F 力 N 动力粘度 Pa?s Ma 马赫数 - 叶型安装角 ° P 静压 Pa 密度 kg/m3 总压 Pa 增压比 - R 气体常数 J/(mol?K) I 内能 J T 温度 K 目 录 1 绪论 1 1.1 压气机叶型发展与分类 1 1.1.1 叶型的设计方法概况 2 1.1.2 叶栅研究旨在航空发动机研究中的地位 2 1.2 通用研究方法方法 4 1.2.1 什么是计算流体动力学 4 1.2.2 计算流体动力学的工作步骤 5 1.2.3 计算流体力学的特点 6 1.2.4 计算流体动力学的应用领域 7 1.2.5 计算流体动力学的分支 8 1.3 国内外研究现状 8 1.4 损失机理的研究 11 1.5 本文的工作 12 2 二维平面叶栅的理论知识 20 2.1 叶型的主要几何参数 20 2.2 平面叶栅的几何和气动参数 21 2.3 低速气流绕叶型流动的气动力特性 22 2.4 跨声速叶型的气动特性 23 2.4.1 局部激波的产生与发展 23 2.4.2 气流经过平面叶栅的基本流动 25 3 相关控制方程与求解模型 27 3.1 流体动力学控制方程 27 3.1.1 连续性方程 27 3.1.2 动量守恒方程 27 3.1.3 能量守恒方程 28 3.2 湍流模型——Spalart-Allmaras模型 28 4 模型的建立和计算 30 4.1 计算模型的建立 30 4.2 叶型改型方法 31 4.3 数值计算方法 31 4.3.1 计算区域网格划分 31 4.3.2 计算参数设置 35 4.3.3 计算过程监视参数 37 5 计算结果与分析 38 5.1 来流马赫数及攻角对平面叶栅增压比和损失系数的影响 38 5.1.1 衡量改型效果优劣的标准 41 5.2 叶型尾缘变厚对叶栅气动性能的影响 41 5.2.1 原型及改型叶栅的速度特性 41 5.2.2 原型及改型的攻角特性 46 6 结论 54 6.1 本文的主要工作及主要结论 54 6.2 对今后工作的建议 55 参考文献 56 致 谢 58 附录Ⅰ 原始叶型数据 59  绪论 航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，无论是在军用还是民用的航空领域，都不可替代，不可或缺，随着飞机性能的提高，对航空发动机的性能要求也相应地提高，推动着航空发动机朝着高推重比、高负荷、高寿命、低油耗的方向发展。我国更是把航空发动机的研制作为国家重点发展项目，投资千亿元打造有自主知识产权的的大中型飞机用航空发动机，在不久的将来。我国自主研制、拥有知识产权的新型航空发动机“长江-1000”将面世并将逐步装备于我国研制、制造的大型飞机上，一举改变我国没有自主研制的大型飞机用航空发动机的历史。但是因为历史的原因，我国发动机水平与世界先进水平仍有较大差距，加上我国发动机长期依赖俄罗斯，对发动机的研究也多局限于俄制发动机，而俄制发动机普遍存在寿命短、油耗高、推力低、制造工艺粗糙等问题，这也是我国发动机普遍存在的问题。想要改变这种现状，必须从发动机的最基础的技术开始，逐步掌握发动机设计、制造的关键技术，以自主创新为主，吸收外来技术为辅。只有这样，才能实现技术的积累，为后续的发动机研制，发动机技术的发展提供源源不断的动力和支持。 压气机叶型发展与分类 叶型的研究与发展经历了两个阶段，第一阶段是从 1912 年英国研究发展 RAF 叶型开始的，接着美国在 20 年至今先后研究发展的 NACA 系列叶型，同期苏联研究发展了多种不同类型的叶型。这个时期的叶型设计是半经验的，很大程度上依赖于风洞试验。有代表性的是五、六十年代所提出的圆弧叶型，代表有 NACA65 系列，C 系列，双圆弧叶型(DCA)。叶型研究的第二阶，由于计算机的高速发展和计算流体力学的逐步完善，已经可以准确地按指定的目标压力分布设计叶型，也能根据各种优化方法修改设计叶型，叶型设计水平有了很大提高，这个时期各种新的叶型设计思想不断出现。这一阶段有代表性的是八十年代兴起的可控扩散叶型(CD