轴流压气机叶尖流动非定常性机理及调控 吴艳辉 等 著

图书标准信息

• 作者 吴艳辉
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2024-06
• 版次 1
• ISBN 9787030785206
• 定价 150.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 328页

【内容简介】

当轴流压气机处于稳定工作状态时，随着工况向失速边界靠近，叶很好区流动会表现出有规律性的波动现象，称之为叶尖流动非定常性。这种非定常性不仅是轴流压气机叶片新一类振动问题-非同步振动(Nonsynchronous Vibrations，简称NSVs)和间隙区窄频带宽噪音的气动激发源，而且还是一种新的小尺度先兆波形式或与突尖型小尺度先兆波浮现有着内在关联。因此，对轴流压气机叶尖流动非定常性机理研究，探索和发展调控该流动非定常性的方法，是近30年来叶轮机械领域的前沿和热点问题之一。本书总结了作者所在研究团队近10年在轴流压气机叶尖流动非定常性机理方面的研究成果，包括平面叶栅、环形叶栅、低速压气机、高速亚声速压气机和高速跨声速压气机。同时基于机理的认识提出了一些具有针对性的调控方案，阐明了这些调控方案的流动控制机理。特别地，针对轴对称端壁造型的流动调控方案，还给出了其优化设计方法和基于数据挖掘得到的设计经验。这些成果可供航空宇航推进理论与工程专业、流体机械行业的广大科技人员参考，进而发展针更为优选的扩稳、减振和降噪技术，以提升高负荷轴流压气机/风扇的设计水平。

【目录】

目录
丛书序
前言
第1章 绪论
1.1 引言 001
1.2 叶尖流动非定常性研究进展 004
1.2.1 自激非定常性 004
1.2.2 旋转不稳定性 009
1.2.3 叶尖流动非定常性起源／机理 017
1.3 叶尖流动非定常性调控技术研究进展 027
1.3.1 被动式涡流发生器 027
1.3.2 叶尖喷气 029
1.3.3 机匣处理 032
1.4 本书的主要内容 034
参考文献 035
第2章 压气机平面叶栅泄漏涡破碎诱发
叶尖流动非定常性机理
2.1 涡破碎的研究进展 043
2.1.1 涡破碎的基本理论 043
2.1.2 孤立涡破碎的实验研究 045
2.1.3 轴流叶轮机械叶尖泄漏涡破碎的实验研究 048
2.2 压气机平面叶栅叶尖瞬态旋涡结构分析 051
2.2.1 泄漏涡未破碎情形下的流场特征 053
2.2.2 非定常诱导涡主导的间歇性泄漏涡破碎 055
2.2.3 反流涡主导的间歇性泄漏涡破碎 060
2.3 平面叶栅叶尖流动非定常性特征分析 065
2.3.1 叶尖流动非定常性的幅值特征 065
2.3.2 叶尖流动非定常性的频率特征 067
2.4 本章小结 070
参考文献 071
第3章 环形叶栅泄漏涡破碎诱发叶尖流动非定常性机理
3.1 基于数据挖掘的流场降阶方法 075
3.1.1 POD方法 076
3.1.2 DMD方法 078
3.2 环形叶栅流场自激非定常性机理 080
3.2.1 环形叶栅流场旋涡演化机制 081
3.2.2 环形叶栅流场数据挖掘方法评估 087
3.2.3 涡破碎诱导环形叶栅叶尖流场非定常性机理 091
3.3 环形叶栅流场旋转不稳定性机理 103
3.3.1 典型工况下环形叶栅叶尖旋转不稳定性特征 103
3.3.2 各攻角条件下环形叶栅旋转不稳定性触发机制对比 107
3.4 本章小结 114
参考文献 116
第4章 跨声速压气机转子叶尖泄漏涡破碎诱发叶尖流动非定常性机理
4.1 跨声速压气机转子叶尖流场自激非定常性特征 119
4.1.1 流场非定常性总览 120
4.1.2 非定常波动不错区域分析 122
4.2 叶尖泄漏涡／激波相互作用机制及典型涡破碎机理分析 124
4.2.1 典型叶尖泄漏涡破碎特性及自维持动态调节机制 124
4.2.2 典型工况下泄漏涡破碎诱导叶尖流场自激非定常性演化机制 128
4.3 跨声速压气机转子旋转不稳定性机理分析 137
4.3.1 旋转不稳定性总览 137
4.3.2 近失速工况流动非定常性产生机理 140
4.3.3 旋转不稳定性产生机理 144
4.4 本章小结 145
参考文献 146
第5章 低亚声速压气机转子叶尖泄漏流与相邻叶片
流动相互作用诱发旋转不稳定性机理
5.1 低速轴流压气机转子实验台简介 149
5.1.1 实验系统 149
5.1.2 实验测量方法 150
5.2 DES方法简介 151
5.3 大叶顶间隙下旋转不稳定性产生机制 152
5.3.1 网格通道数对数值模拟结果影响的评估 153
5.3.2 总体性能 156
5.3.3 大流量工况流场特征 160
5.3.4 中等流量工况旋转不稳定性机理 164
5.3.5 近失速工况旋转不稳定性机理 172
5.4 叶顶间隙尺寸对旋转不稳定性特征的影响 182
5.4.1 总体性能变化 182
5.4.2 近失速工况较小叶顶间隙尺寸压气机的旋转不稳定性机制 185
5.4.3 中等流量工况较小叶顶间隙尺寸压气机的流动机制 196
5.5 旋转不稳定性产生机制及影响因素 200
5.6 本章小结 205
参考文献 207
第6章 高亚声速压气机转子叶尖泄漏流与相邻叶片流动相互作用诱发旋转不稳定性机理
6.1 高亚声速轴流压气机转子实验系统简介 209
6.1.1 实验系统 209
6.1.2 稳态／动态测量 211
6.2 动态压力信号分析 213
6.2.1 频谱特性分析 213
6.2.2 周向传播特性分析 213
6.3 高亚声速轴流压气机转子旋转不稳定性流动机理 219
6.3.1 旋转不稳定性的频谱特征 221
6.3.2 旋转不稳定性的周向传播 225
6.3.3 流场非定常性及旋转不稳定性的物理起源 229
6.4 本章小结 233
参考文献 234
第7章 轴对称端壁造型调控压气机叶栅叶尖流动非定常性
7.1 轴对称端壁造型的优化设计方法 237
7.1.1 端壁型线的参数化及设计变量 237
7.1.2 优化目标及优化策略 237
7.2 优化历程和很优方案 244
7.3 典型帕累托很优方案的定常计算结果分析 246
7.3.1 典型工况下很优方案对叶栅气动性能的影响 246
7.3.2 很优方案影响叶尖流场及泄漏涡破碎的流动机理分析 254
7.4 帕累托很优方案对叶尖流动非定常性的控制效果 264
7.4.1 很优方案对叶尖流动非定常性的影响 264
7.4.2 很优方案调控叶尖流动非定常性的机制 265
7.5 基于本征正交分解的帕累托很优方案数据挖掘 271
7.5.1 基于POD的端壁型线和叶尖流场数据挖掘 272
7.5.2 几何和流场信息的数据挖掘结果及分析 272
7.6 本章小结 279
参考文献 280
第8章 周向单槽调控压气机转子叶尖流动非定常性
8.1 周向单槽调控亚声速压气机转子叶尖流动非定常性的效果及机理 283
8.1.1 周向浅槽宽度对旋转不稳定性的影响 283
8.1.2 周向浅槽中心轴向位置对旋转不稳定性的影响 292
8.2 周向单槽调控跨声速压气机转子叶尖流动非定常性的效果及机理 298
8.2.1 不同深度周向槽处理机匣对压气机性能的影响 299
8.2.2 周向槽处理机匣对流动非定常性及涡破碎的控制效果 299
8.2.3 周向槽处理机匣调控叶尖流动非定常性的机理 302
8.3 本章小结 307
参考文献 308