一、2D CFD Analysis and Experimental Analysis on the Effect of Hub to Tip Ratios on the Performance of 0.6 m Impulse Turbine（论文文献综述）
樊创碧[1]（2021）在《小型离心叶轮气动噪声仿真与实验研究》文中研究说明
邵梓一[2]（2021）在《压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究》文中研究指明压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage,CAES）广泛应用于可再生能源电力系统中。透平膨胀机为C AES系统的核心部件,其将压缩空气的内能转换为机械能,从而带动发电机做功输出电能。与电厂重型燃气轮机、蒸汽轮机以及航空发动机高压/低压涡轮的工况不同,CAES系统透平具有入口温度较低、膨胀比较高以及变工况运行频率高等特点。然而目前针对储能系统透平膨胀机内部的流动特性及损失机理的深入研究十分缺乏,特别在变膨胀比、变转速等非设计工况,制约了透平的气动优化与储能系统运行效率的提升。为此,本文以某CAES系统轴流式透平和闭式向心透平为研究对象,采用数值计算对主流通道的涡系迁移规律以及二次通道的泄漏特性、掺混损失进行深入分析;在数值分析的基础上,开展闭式向心透平变工况实验,测量集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数,探讨变工况运行的内部流场特征。上述研究进一步阐释了CAES系统透平膨胀机内部流场演化以及损失机制,提出了新的损失分析方法、结构优化以及高效运行方案。作为轴流式透平内部最主要的泄漏区域,动叶叶顶间隙对CAES透平的性能影响还缺乏深入讨论,因此首先开展轴流式透平动叶叶顶间隙流型及泄漏损失的数值研究。分离泡为典型的叶顶间隙二次流结构,其再附发生于叶顶静压增长至与端壁静压相等的位置,然而其并没有引起额外的间隙损失。间隙损失主要是由于泄漏流与主流掺混导致,采用Yaras和Sjolander以及Denton模型计算的间隙损失误差在5%以内,用于评价储能系统轴流式透平的叶顶间隙损失准确度较高。CAES系统在高膨胀比、小流量工况采用的是闭式向心透平,变工况运行时闭式叶轮内的二次流结构以及轮盖空腔泄漏损失机制仍不清楚。基于数值结果详细分析闭式向心透平内部二次涡系分布及其损失机制。闭式叶轮内的横向二次流在吸力面端壁产生了较高的耗散,由此造成的端壁损失占总损失的1/3以上。轮盖空腔泄漏涡位于闭式向心透平的出口管,除了造成较高的能量损失与熵产外,也显着降低了出口截面的流场均匀性。因此建议在数值计算中,闭式向心透平的出口管长度应大于一个动叶轴向弦长,以避免轮盖空腔泄漏影响出口流场的稳定性。为进一步认识透平内部复杂流场,提出基于基本物理量的协同分析方法,从物理量协同的角度阐明透平内部泄漏和损失机制,给出CAES系统透平的优化方案。在透平内部泄漏的速度-压力梯度协同性分析中,协同角越高,表征内部流动阻力越大。基于速度-压力梯度协同角,提出一种计算轴流式透平间隙泄漏量的方法;为了有效降低闭式向心透平轮盖空腔泄漏,建议无量纲密封齿间隙应小于1.5%。在透平内部损失的速度-速度梯度协同性分析中,较低的协同角可以表征高损失区域,并且通过定量分析进一步指出协同角与损失系数间呈显着的负相关关系,为分析透平损失提供了新思路。目前尚未有CAES系统闭式向心透平的变工况实验报导,缺乏详尽的变工况性能实验数据与分析。为获取闭式向心透平实际运行的变工况性能,并验证上述数值研究结论,设计并开展透平变工况实验,对集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数进行详细测量,首次给出闭式向心透平变工况性能分析的实验结果。在集气室内,气动参数存在较高的周向不均匀性:沿进气口顺时针方向90°和135°间,以及225°和270°间为局部高压区,局部流速较低。轮盖空腔泄漏量的测量结果与数值模拟的结论一致,其随叶轮转速增加而下降。仅在额定工况下,出口管沿展向高度的损失和气流角不均匀度最小;轮盖空腔泄漏使展向高度上半部的总压损失显着增加,使出口气流角呈降低趋势。本文开展了详细的CAES系统透平膨胀机内部流动与损失机制的数值与实验研究,所得结论揭示透平内部二次涡系分布、间隙泄漏特性及其损失机制,从物理量协同分析的角度提出新的间隙泄漏量模型、密封结构设计、损失评价方法及变工况高效运行方案,对CAES系统透平膨胀机的优化设计具有一定参考意义。
姚琳[3]（2020）在《源项法气膜冷却模型在涡轮中的应用》文中认为气膜冷却是涡轮叶片冷却技术中最复杂的技术,其设计性能的好坏直接影响着发动机的优劣并且对发动机气动性能和材料寿命有着不可估量的影响。因此,航空航天技术的快速发展对冷却技术提出了更高的要求。本文以平板、MT1和C3X平面叶栅以及单级涡轮作为研究对象,采用源项模型方法对亚声速条件下的平板冷却孔下游速度分布、绝热冷却效率、以及平面叶栅表面等熵马赫数分布、平均努塞尔数分布、表面温度分布等等进行了研究,以验证模型的适用性,提高对气膜冷却的基本理解。首先,通过对一般坐标系下的Navier-Stokes方程组进行一系列变换,本文最终建立了RANS控制方程的完整形式。此外,对源项冷却模型进行了推导,对定比热的源项相关公式进行了介绍,然后对其进行了相关改进,推导出适用于变比热条件下的相关公式;本文也对冷却孔出口几何形状的确定、基于NUAA-Turbo 2.0程序下平板边界层厚度确定方法以及Cd的相关确定方法进行了简单介绍。其次,通过对气膜冷却平板算例气动研究发现:在吹风比为1.0时,计算值与试验值相吻合。而对吹风比为1.5的孔下游近壁处计算时,发现流向速度计算值与试验值存在11.1%的误差,但小于商用软件44.4%的误差,尽管发现优化后的源项冷却模型不能很好反映下游近壁处法向速度分布,但计算精度在商用软件源项冷却模型基础上有25%的提高。对于下游冷却效率,局部展向冷却效率研究也表现出与气动类似的结果,吹风比越高其与实验存在的偏差越大,但总体上再现了气膜冷却的宏观特征。对带复合角的多孔平板研究发现,在低吹风比以及小角度复合角情况下,计算云图和试验云图对较为符合,然而随着复合角的增大以及吹风比的提高这种情况下,计算云图与试验云图的差异却越来越明显。最后,为了证明该方法的可行性,对平面叶栅的等熵马赫数以及平均努塞尔数等相关实验数据与计算数据作了对比,研究发现:在吸力面和压力面计算值与试验吻合较好,而在无冷却气膜覆盖的叶片尾缘和叶片前缘等局部位置计算值与试验值存在误差。研究表明:优化后的源项冷却模型能够较为准确的模拟冷却射流的宏观特征,该方法对工程上气冷涡轮的设计有一定的应用潜力。
满天昕[4]（2019）在《喷管排列角度对部分进气轴流式涡轮机性能影响的研究》文中研究表明涡轮机是利用流体冲击叶轮,使之转动而产生动力的发动机。现在生活中所说的涡轮机大都指的是涡轮增压器。最早的涡轮增压器是在赛车比赛中为使发动机在排量受到限制的情况下,提高发动机功率而制造的设备。涡轮增压器通过压缩空气来增加发动机的进气量。一般来说,发动机排出的废气靠惯性冲力推动涡轮室内的涡轮旋转,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮旋转把空气滤清器管道内的新鲜空气压入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就会压缩更多的新鲜空气进入汽缸,空气的压力和密度逐渐增加,既可以使燃料燃烧更加充分,也可以燃烧更多的燃料,因此增加燃料量和调整发动机的转速,就可以使发动机的输出功率增加。在某些应用领域,相较于全周进气的涡轮机,采用部分进气结构的涡轮机,可以适当增加涡轮叶高,从而提升涡轮效率,因此在该领域部分进气的涡轮机比全周进气涡轮机具有一定优势。涡轮机的部分进气量受制于喷管的设计参数。本论文从理论分析、仿真实验和数值分析的角度,研究了超音速喷管的排列角度对部分进气的轴流式涡轮机性能的影响。实验中采用了一个小型的涡轮机作为实验模型。该涡轮机具有较大的压力比率,因而可以提供较高的输出效率。由于该涡轮机具有低压气体输出,因此它被用在了部分进气的条件下。该涡轮机的收敛扩散形喷管能够产生超音速流体。在本论文研究的实验中,对5种不同的喷管排列角度的静叶进行了模拟和测试。结果表明喷管的排列角度对涡轮机的性能具有很大的影响。通过研究,发现喷管的设计参数通常可以在很大范围内进行调整,增加喷管排列角度能够降低叶片上的压力,改变喷管排列角度会极大地影响涡轮机能耗的分布。本论文提出的仿真模型和数值分析与实验结果具有非常高的契合度。
陈帝云[5]（2018）在《高负荷局部进气涡轮流动特性与性能研究》文中提出作为国防和民用动力装置的核心部件之一,涡轮正不断朝着结构更紧凑、级数更少、重量更轻且效率更高的方向发展,这使得涡轮级负荷增大、内部处于跨声速流动状态,且局部进气结构型式使得高负荷涡轮进气扇区之后的各排动静叶工作在周向非均匀的来流条件,叶排内部流动情况更加复杂的同时,各级动叶也承受着更强烈的非定常气流激振力的作用。因而,系统研究局部进气条件下,高负荷涡轮优化设计方法,理清局部进气涡轮内部非定常流动损失特点和气流激振特性,在此基础上找出进一步改善高负荷局部进气涡轮性能的流动组织方法和构型方式,对于该类型涡轮应用领域的进一步发展有着重要意义。具有低耗气量、高负荷、低展弦比特点的涡轮,采取局部进气的结构型式可以增加涡轮叶片高度,以降低小流量条件下,叶片高度过小所带来的急剧增加的二次流损失和加工制造时的难度。另外,局部进汽的结构型式在采用喷嘴配汽的汽轮机调节级中也有应用,可以减小配汽时的节流损失,提升部分负荷条件下机组的效率。本文首先对局部进气涡轮进行了优化设计研究。利用MATLAB对现有软件模块进行二次开发,实现各模块之间的数据传递,建立了能够在全周进气单流道和局部进气环境下对双级局部进气涡轮进行分步优化设计的平台,并基于神经网络训练所得到的反映各阶段优化参数与涡轮气动性能之间映射关系的近似模型和粒子群-遗传混合算法的全局寻优,获得了双级局部进气涡轮各阶段的优化结果。通过OPT STEP1、OPT STEP2的优化,在考虑该类型涡轮反动度对局部进气构型后泄漏损失影响的前提下,对全周进气单流道条件下涡轮内各叶排间的冲角状态和气动参数进行重新优化组织,并对第一级动叶通过弯优化减少了上下通道涡相互干涉造成的高损失区域,使全周进气单流道条件下优化结果single-OPT2的总静效率较原型累计提升了 3.24%。随后对single-OPT2进行局部进气构型得到双级局部进气涡轮PA-OPT1,其总静效率较原型PA-ORI提升了 2.87%。在前两步优化结果的基础上,OPT STEP3进一步在局部进气环境下对r1动叶叶型进行优化,显着改善了局部进气条件下动叶排根部的流动状态,消除了在进入进气段影响区域时动叶排根部前缘吸力面的分离,同时使得沿周向窜流的净流量较PA-OPT1减小了10.30%。总体来看,优化后的双级局部进气涡轮PA-OPT2其总静效率较PA-OPT1提升了 0.85%,较原型PA-ORI累计提升了 3.72%。在此基础上,对不同结构型式局部进气涡轮非定常流动特性进行了数值研究。对于第二级静叶排也采用局部进气结构型式的case3方案,其第一级动叶排内,处于非进气段后所对应的动叶区域整体静压水平更高,与进气段后所对应的动叶区域的压差较case2小,由局部进气引起的周向窜流、掺混的程度低,其第一级动叶内的时均能量损失水平更低。同时,从前面级来流流体经由第二级局部进气静叶流道收集整合后,再进入第二级动叶内做功,使得case3第二级静叶排进气流道内部流场状态与第二级静叶排全周进气的case2方案相比,更接近全周进气casel时的“理想”状态,流体在第二级静叶排内的掺混损失更小,其后所对应的第二级动叶也更多地工作在接近全周进气来流条件下的高效状态。与case2相比,case3第一级时均总总效率、第二级时均总静效率以及两级总静效率分别提升了 3.14%、8.62%和4.13%。但对于case3,由于不能像case2那样利用第二级全周静叶排对来流进行充分掺混和均化,使得case3第二级动叶所受气流激振力的强度更强,其动叶所受最大交变应力值较case2上升了 32.58%。局部进气条件下,静叶时序位置改变对第二级动、静叶的损失均有显着影响,最佳时序位置方案PA3.0第二级静叶排的时均能量损失系数较最差时序位置方案PA0.0上升了 5.12%,而第二级动叶排的时均能量损失系数则下降了 7.49%。最佳时序位置方案PA3.0时均总静和总总效率分别较最差时序位置方案PA0.0上升了 1.35%和1.16%。随后,在小局部进气度条件下,设计了单/双向进气再入式涡轮,发现双向进气再入式涡轮整体结构更加紧凑,且可以获得相对较高的总体性能。进气扇区周向布置距离较小、再入扇区内静叶合理调整、选择合适的重复进气次数可以有效提升再入式涡轮总体性能。与双级局部进气涡轮相比,再入式涡轮在较宽的转速范围内依然维持较高的效率水平,且在低膨胀比条件下效率水平也更高。最后,对涡轮模拟试验参数的选取方法进行了阐述,介绍了局部进气涡轮试验台总体结构、试验件各部分设计方案、局部进气涡轮试验测量方案以及试验件关键部件的加工方案,为下一阶段局部进气涡轮试验研究工作奠定了基础。
卢广超[6]（2018）在《涡轮增压器压气机效率损失因素分析与试验探究》文中提出随着整个社会对机动车环保和节能问题的重视,涡轮增压技术作为有效的技术措施之一也受到了相应的重视,目前其在车用发动机上的应用已经非常普遍,对发动机的动力性、经济性和排放均有很大程度的改善。涡轮增压器作为废气能量再利用装置,能否高效地转化废气能量并传递给进气成为评价增压器的重要指标之一。涡轮增压器的效率由涡轮机和压气机两部分共同决定,为了提高涡轮增压器的效率进而提高发动机性能,研究压气机和涡轮效率的进一步提升是非常重要和有意义的。本文基于商用CFD软件NUMECA对涡轮增压器离心压气机在不同工况下的性能和流场进行了系统的分析。主要从三个能量损失方面进行研究:叶顶间隙、流道粗糙度和叶轮叶片数及叶片厚度。结合实际生产和理论提出了一系列的优化方案,并最终进行集成,旨在提高压气机的能量利用率,从而最大限度地利用涡端传递的能量。本文以一台量产的涡轮增压器为研究对象,先通过实验值进行计算模型的标定,进而进行了叶顶间隙的研究。由于各种原因,叶顶间隙对旋转透平来说是不可避免的。但是压气机工作时气体会通过叶顶间隙由叶轮压力面向叶轮的吸力面泄漏,从而与主流发生耦合,造成比较大的能量损失。本文基于前人的研究经验,探究不同位置叶顶间隙对于压气机效率损失的影响程度,提出了一种可行的叶顶间隙设置方法,并对不同工况下的压气机性能和流场进行了分析。此外,本文对涡轮增压器的压气机不同位置的流道粗糙度进行独立设置,以此为变量进行压气机性能分析,并在流场角度进行探究,为实际生产提出了一套优化设计方法。本文还进行了叶片数和叶片厚度对于压气机效率的影响的分析。首先,叶片数和叶片厚度与压气机进气阻力之间存在明显的关系,此外,这两者也会对压气机内部的流动产生很大的影响,因此对叶片数和叶片厚度进行研究并找出两者的优化匹配对于提高压气机效率十分重要。在模拟计算及分析的基础上,本文进行了集成优化后的涡轮增压器与原型之间的性能对比试验,结果表明试验数据与模拟分析结果吻合较好。
屈小章[7]（2016）在《轨道列车风机系统轻量化及气动性能优化设计》文中研究说明能源短缺和环境污染已成为世界各国致力于解决的问题,轻量化和节能降耗已成为未来轨道交通运输装备制造业发展的必然趋势。风机系统是保障轨道交通列车安全运行的重要核心部件之一,本文以轨道交通列车风机系统的轻量化和气动性能为研究对象,围绕着结构轻量化和气动性能提升的问题,进行了系统和深入的研究。本文所开展和完成的研究工作如下:（1）开展了风机气动性能及强度振动试验,验证了基于非定常流固耦合的风机系统气动性能及叶轮结构动力学分析模型,为叶轮结构轻量化和风机翼型气动的优化设计提供了可靠的计算模型。在风机气动性能的单和多因素灵敏度分析的基础上,改进了风机设计,有效地提高了风机效率,为风机气动性能优化研究建立了基础。（2）针对叶轮结构的轻量化设计问题,为了满足轨道交通列车装备的高可靠性的要求,分别采用确定性、可靠性和稳健性技术对铸铝叶轮进行多目标优化。通过对比分析,发现稳健优化结果可以更好地容忍不确定性。经多目标稳健性优化后,铸铝叶轮结构的重量下降了31.0%,可满足轨道列车高可靠性和轻量化的应用要求。针对叶轮的轻量化材料设计问题,考虑轨道交通列车运行环境异常复杂的问题,对片状模塑料（Sheet molding compound,SMC）模压成型材料的耐环境和耐水性进行试验,发现该材料具有较好的耐环境性结论。通过采用无机陶瓷防水涂料进行防水处理,显着增强了该材料的耐水性。经多目标稳健性优化后,SMC模压成型的叶轮可以更好的满足叶轮结构的轻量化设计要求。最后采用动、静应力试验和超速试验系统对计算结果进行了验证,具有较好的精度结果。（3）在风筒结构的轻量化设计方面,由于风筒结构较复杂,采用随机振动有限元分析方法进行计算,在网格数量较多的情况下,单次计算时间长。为了提高稳健性优化效率和精度,采用高低精度误差补偿的近似模型,对风筒结构进行稳健性优化设计。经稳健性优化设计后,金属风筒结构的重量下降了13.4%。并针对风筒结构的轻量化材料设计问题,研究了一种增强纤维碳玻混杂真空技术复合材料的风筒结构。通过多目标稳健性优化设计后,该方案可以更好的满足风筒结构的轻量化设计要求。通过试验验证表明,优化后风筒结构可以满足铁路用列车设备及附件的随机振动及冲击试验的要求。（4）腐蚀是风机结构系统的重要研究课题之一。考虑结构尺寸、材料及载荷等不确定性和自相关性,将时变可靠性问题转化成静态可靠性问题,并将随机过程进行时间离散,从而显着提高了风机结构时变可靠性的分析效率,可有效地解决风机结构衰减和腐蚀等时变可靠性的问题。分别对铸铝叶轮的强度、SMC叶轮的振动、金属和增强纤维风筒的强度进行了时变可靠性分析,结果均满足工程设计可靠性指标的要求,为实际工程应用提供参考。（5）针对样本数据少、信息缺乏的工程问题,在稳健性设计技术的基础上,对风机翼型气动性能进行了区间的不确定性优化设计。通过建立区间模型非概率可靠性指标,在Kriging近似模型基础上构建了稳健性优化模型,并采用了双重优化求解策略进行求解,以提高优化效率。为了提高叶型造型的拟合精度,采用五项多项式方法对翼型各截面进行参数化建模。通过和试验结果进行对比可知,该方法可满足风机气动性能优化精度要求。本文的研究为风机结构轻量化设计和气动性能优化提供了新的途径,为轨道交通风机系统轻量化和节能减排的市场实用化奠定了基础,另外需要特别提出的是,文章中的一些研究内容和成果对其它类型旋转机械也具有非常重要的参考价值。
王伟[8]（2015）在《涡轮增压固体冲压发动机燃烧组织技术研究》文中研究指明随着现代战争对战术导弹高速、高机动和远程打击能力要求的不断提高,希望导弹动力既能适应宽包线又具有高比冲。在这种需求背景下,提出了涡轮增压固体冲压发动机（Turbocharged Solid Propellant Ramjet,TSPR）这种新型吸气式动力。它有机结合了固体冲压发动机和空气涡轮火箭发动机（Air Turbo Rocket,ATR）两种发动机的性能优势,兼具宽包线和高性能的优点,是未来战术导弹最为理想的动力形式之一。发挥TSPR性能优势的前提是实现稳定高效的燃烧组织。与固体冲压发动机和ATR相比,TSPR燃烧组织中存在多股气流混合燃烧、进气方式不利于掺混等难点,并且缺乏相关技术基础,因此,开展TSPR燃烧组织技术研究对提高发动机整体性能和实现工程化应用具有重要意义。本文针对TSPR燃烧组织的特点和难点,通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,开展了TSPR方案设计、燃烧特性实验、掺混燃烧增强技术和实验验证等研究工作。论文的主要研究工作和结论如下:（1）开展了TSPR方案设计,为燃烧组织技术研究提供了对象。对现有TSPR性能预示模型进行了改进,给设计提供了理论方法;针对TSPR的工作特点,提出了固体推进剂选择的原则,经过筛选确定驱涡采用固体碳氢富燃料推进剂,补燃采用含硼推进剂;针对地面原理实验设计了TSPR方案,涡轮增压系统采用单级离心压气机和冲击式涡轮,主要设计参数为:发动机推力1500N,空气流量1.55kg/s,压气机增压比3.2,转速80000rpm。（2）开展了TSPR燃烧特性的实验研究,获得了一次和二次燃烧特性,为掺混燃烧增强技术研究奠定了基础。采用多级喉道喷管模拟涡轮增压系统,组建了能够模拟TSPR掺混燃烧过程的实验系统;针对常温来流空气条件下ATR模式点火困难的问题,通过TSPR掺混燃烧实验研究,给出了所用固体碳氢推进剂二次点火的余气系数上限为2.3左右,并提出了由TSPR模式切换到ATR模式来改善点火的新方案。（3）开展了TSPR掺混燃烧增强技术的研究,获得了高效燃烧的优选方案,显着提高了发动机的燃烧效率。建立了TSPR燃烧流场数值方法,研究了头部进气方式、扩压器方案和补燃燃气进气等对掺混燃烧的影响规律;针对TSPR固有的同轴进气不利于掺混燃烧的问题,设计出增压空气斜向射流配合驱涡燃气高速旋转的头部进气方案,显着提高了掺混度;针对补燃室外层富氧、中心富燃的流场分布特点,提出了补燃燃气横向射流,并控制速度使其进入外层富氧区的补燃进气方案;此外还设计了多级扩压器方案,提高了补燃室可用总压和空气进气品质;通过数值模拟研究给出了掺混燃烧增强方案中参数的较优取值,并验证了该方案在较宽工作范围内具有良好适用性。（4）开展了TSPR地面原理实验,验证了本文获得的燃烧组织技术。根据获得的高效燃烧的优选方案,设计了TSPR原理发动机及地面实验系统;首次成功开展了TSPR地面原理实验,平均推力达到了1516N,比冲为4010m/s,TSPR模式下的燃烧效率为84.81%,比基础构型提高了38.71%。
邢世凯[9]（2015）在《非均匀布置可调导叶向心涡轮性能研究》文中认为可变几何截面涡轮增压可以有效提高车用发动机的经济性、动力性和排放性能,能在较宽广的范围内适应车用发动机的工作要求,具有广阔的应用前景,成为目前车用发动机增压技术的研究重点之一。可变几何截面涡轮增压目前应用最多的是可调向心涡轮增压,增压器调节机构均安装于中间体部分。此前有关可调向心涡轮性能的研究主要集中于导叶形状、导叶开度变化、导叶叶端间隙等对涡轮性能的影响方面。由于结构限制、蜗舌结构及蜗壳内流动的复杂性,可调向心涡轮蜗壳出口和喷嘴环内流动在周向存在很大的不均匀性,导致蜗壳出口气流角与导叶的安装角在周向范围内不能完全匹配,增加了流动损失,降低了涡轮的工作效率。本文针对某可调向心涡轮增压器,基于蜗壳流动周向不均匀性分布规律的分析,提出采用改进喷嘴座连接臂结构和非均匀布置可调导叶的解决方案,并在此基础上提出一种集成于涡轮壳体上的增压器调节机构设计方案。本文采用数值计算与性能试验相结合的方法,对非均匀布置可调导叶向心涡轮性能进行研究。本文的主要研究内容及取得的研究成果如下:（1）可调向心涡轮数值计算方法。确定数值计算所采用的数值方法及湍流模型;针对所研究的可调向心涡轮进行几何建模,并分别对蜗壳、喷嘴环和叶轮的计算域进行网格划分,完成涡轮级全周计算网格的连接和匹配;进行相关计算参数的选择与设置;根据涡轮性能试验数据确定实际计算边界条件,进行涡轮性能的三维数值计算,完成与试验值的对比,验证数值计算结果的有效性。（2）蜗壳流动周向不均匀性对可调向心涡轮性能的影响。在建立的数值计算平台的基础上,根据发动机台架试验数据确定的边界条件进行增压器涡轮级数值计算,探讨蜗壳流动周向不均匀性对可调向心涡轮性能的影响规律。计算结果表明,对应发动机额定功率工况和最大转矩工况,蜗壳出口参数及蜗壳和喷嘴环内部流场参数周向分布变化范围很大,喷嘴座连接臂及蜗舌结构对其影响较大;增压器蜗壳流动周向的不均匀性导致喷嘴环和叶轮内部的流场分布出现周向不均匀的特性:导叶入口气流角周向分布变化范围较大,叶轮各叶片载荷和各流道流量均呈现周向分布不均匀的特点。蜗壳流动周向不均匀性引起的上述现象,将使涡轮级各部分的流动损失增加,导致涡轮效率下降。（3）基于周向不均匀性的可调向心涡轮性能改进方案设计。结合蜗壳流动周向不均匀性的分布规律,提出采用改进喷嘴座连接臂结构和非均匀布置可调导叶的设计方案,以降低涡轮级各部分的流动损失,提高涡轮效率。计算结果表明,改型后涡轮工作在发动机额定功率工况对应相似转速条件下效率相对提高值最大为5.18%,发动机最大转矩工况对应相似转速条件下效率相对提高值最大为3.57%;改型后蜗壳出口气流角变得更加均匀,蜗壳出口气流角与导叶开度角相接近,减小了喷嘴环区域的流动损失,解释了改型前后涡轮效率提高的原因;改型后各叶轮叶片载荷周向分布更加均匀,各叶轮流道流量的周向不均匀性明显降低,叶轮进口相对气流角周向分布更加平稳,证明改型方案对减小叶轮叶片的冲角损失,提高涡轮效率,降低叶片振动,延长涡轮有效使用寿命具有积极的影响。（4）改型前后可调向心涡轮增压器涡轮性能对比试验。为了进一步验证改型方案的有效性,进行了改型前后可调向心涡轮增压器涡轮性能对比试验。首先分析了涡轮性能测试原理,确定了涡轮效率特性的测功方法,给出了试验数据处理的方法;完成改型后喷嘴座与驱动环的加工,根据增压器实际结构的需要,对涡轮稳态性能试验台增压器的安装位置进行了适当调整,并设计了导叶开度调整与控制装置,对改型前后的涡轮性能进行了试验测试;通过改型前后可调向心涡轮试验的效率对比,进一步验证了改型方案的有效性。（5）新型可调向心涡轮增压器调节机构设计。结合上述分析,针对目前可调向心涡轮增压器调节机构存在的问题,提出了一种集成于涡轮壳体上的增压器调节机构设计方案,为可调向心涡轮增压器调节机构的开发提供了一种新的设计思路。该设计方案取消了传统增压器调节机构中的定距套（或喷嘴座等）结构,利用3个钝头气动叶型固定导叶来控制喷嘴环的宽度,固定导叶的安装角与增压器设计工况点相适应。该设计方案力图减小蜗壳或导叶流道中由于特定结构所导致的局部扰动,降低其流动损失,提高涡轮效率。所设计的增压器调节机构安装于涡轮壳体的排气端,中间体部分不需要做任何结构上的改动,给工程应用带来便利。对该设计方案与喷嘴座结构方案、定距套结构方案进行了相同工况的数值计算,通过效率对比,从理论上验证了设计方案的可行性。
刘亮[10]（2014）在《偏心式风力发电机的研究》文中认为随着全球传统常规能源的日益匮乏,风能作为清洁能源,其具有储量大、可循环利用、没有污染等优势,而得到了人们的普遍关注。在此背景下,本论文以偏心式S型风机发电机为研究对象,运用了数值模拟分析、装置电路设计、实验研究相结合的方法,对偏心式S型风力机进行了系统的研究。首先利用RNGk-ε模型和滑移网格技术把风机叶轮在各迎角下进行了非定常分析,从不同的重叠比和不同的叶片数两个方面对风轮进行仿真,然后通过比较分析得到最佳参数,为接下来的风机设计提供理论数据。其次通过CAD软件设计出一种偏心式多功率风力发电机,然后对其主要结构进行优化和校核,再通过与其他垂直轴风力发电机的比较,分析偏心式多功率发电机自身的优势与不足,从而为以后此类风机的研究打下理论基础。最后介绍、分析了小型风力发电机的各个部分的设计原则,并给出了详细的电路结构图和计算。本系统STC12C5A60S2单片机为核心,设计出了偏心式S风力发电机控制系统的检测电路和驱动电路等硬件电路,给出了控制系统软件的主程序、子程序及终端服务程序的流程图,并对实验结果和仿真结果进行了比较分析。本论文基于垂直轴风机的研究下,对偏心式S型风力发电机做了系统的研究,得出一套系统的理论研究数据,从而为以后偏心式S型风机的研究提供参考。
二、2D CFD Analysis and Experimental Analysis on the Effect of Hub to Tip Ratios on the Performance of 0.6 m Impulse Turbine（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、2D CFD Analysis and Experimental Analysis on the Effect of Hub to Tip Ratios on the Performance of 0.6 m Impulse Turbine（论文提纲范文）
（2）压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 透平内部流场及旋涡结构 |
| 1.2.1 稳态流场结构 |
| 1.2.2 非稳态流场结构 |
| 1.3 透平内部损失机制 |
| 1.3.1 级损失分析 |
| 1.3.2 物理量协同性分析 |
| 1.4 透平内部流动实验研究进展 |
| 1.4.1 轴流式透平 |
| 1.4.2 向心式透平 |
| 1.4.3 小结 |
| 1.5 透平内部流动数值研究进展 |
| 1.5.1 轴流式透平 |
| 1.5.2 向心式透平 |
| 1.5.3 小结 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 透平数值计算方法 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 研究对象 |
| 2.2.1 轴流式透平 |
| 2.2.2 向心式透平 |
| 2.3 网格划分与计算设置 |
| 2.4 计算验证 |
| 2.4.1 网格无关性验证 |
| 2.4.2 数值验证 |
| 2.5 本章结论 |
| 第3章 透平内部流动及损失机制的数值研究 |
| 3.1 流动及损失分析方法 |
| 3.2 轴流式透平 |
| 3.2.1 动叶叶顶间隙流型 |
| 3.2.2 动叶叶顶间隙损失机制 |
| 3.3 向心式透平 |
| 3.3.1 闭式叶轮内部损失机制 |
| 3.3.2 闭式叶轮出口损失机制 |
| 3.4 本章结论 |
| 第4章 透平内部流动及损失机制的物理量协同分析 |
| 4.1 透平间隙泄漏的协同分析 |
| 4.1.1 速度-压力梯度协同关系 |
| 4.1.2 轴流式透平叶顶间隙泄漏 |
| 4.1.3 闭式向心透平轮盖空腔泄漏 |
| 4.2 透平损失机制的协同分析 |
| 4.2.1 速度-速度梯度协同关系 |
| 4.2.2 轴流式透平内部损失 |
| 4.2.3 向心式透平内部损失 |
| 4.3 本章结论 |
| 第5章 向心透平全工况实验研究 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.1.1 膨胀机闭式循环实验台 |
| 5.1.2 数据采集仪器及系统 |
| 5.1.3 闭式向心透平样机 |
| 5.1.4 实验工况 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 测量不确定度 |
| 5.2.2 集气室流场不均匀性 |
| 5.2.3 轮盖空腔泄漏特性 |
| 5.2.4 叶轮出口损失特性 |
| 5.3 本章结论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 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 |
（3）源项法气膜冷却模型在涡轮中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气膜冷却研究现状 |
| 1.2.1 冷却气膜影响因素 |
| 1.2.2 非定常压力脉动影响 |
| 1.2.3 冷却气膜拟序结构和湍流特性 |
| 1.2.4 气膜冷却动力学特性 |
| 1.2.5 简化模型发展概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 控制方程和数值解法 |
| 2.1 无量纲控制方程组 |
| 2.1.1 笛卡尔坐标系下的N-S方程组 |
| 2.1.2 方程的无量纲化 |
| 2.2 曲线坐标转换 |
| 2.3 数值解法 |
| 2.3.1 有限体积法 |
| 2.3.2 对流通量离散 |
| 2.3.3 粘性通量离散 |
| 2.3.4 时间项离散 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 源项冷却模型相关原理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 源项冷却模型理论基础 |
| 3.3 出口形状的确定 |
| 3.4 其他相关技术 |
| 3.4.1 “回收/调节”方法的原理和公式 |
| 3.4.2 流量系数的相关求解方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 源项冷却模型的平板算例验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气动性能对比与分析 |
| 4.2.1 计算模型和算例设置 |
| 4.2.2 结果分析和讨论 |
| 4.3 热力性能对比与分析 |
| 4.3.1 实验装置及边界条件 |
| 4.3.2 表面绝热膜冷却效果的预测 |
| 4.4 多孔平板冷却研究 |
| 4.4.1 实验装置及边界条件 |
| 4.4.2 多孔平板冷却效果的预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 源项冷却模型在涡轮中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MT1 计算模型 |
| 5.2.1 几何模型及边界条件 |
| 5.2.2 结果分析和讨论 |
| 5.3 C3X平面叶栅 |
| 5.3.1 几何模型及边界条件 |
| 5.3.2 结果分析和讨论 |
| 5.4 冷却模型在单级涡轮中的应用 |
| 5.4.1 网格及边界条件 |
| 5.4.2 结果分析和讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）喷管排列角度对部分进气轴流式涡轮机性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国内涡轮机的研究现状 |
| 1.2.2 国外涡轮机喷管的研究现状 |
| 1.3 课题的研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 轴流式涡轮机的工作理论及数学模型 |
| 2.1 轴流式涡轮机的工作理论 |
| 2.1.1 不同类型涡轮机的工作原理 |
| 2.1.2 轴流式涡轮机叶轮中流体运动规律 |
| 2.2 轴流式涡轮机的数学模型 |
| 2.2.1 压头的理论模型 |
| 2.2.2 数学模型的能量意义 |
| 2.2.3 压头的分布规律 |
| 2.3 轴流式涡轮机叶轮内部流动损失数学模型 |
| 2.3.1 翼型损失模型 |
| 2.3.2 二次流损失模型 |
| 2.3.3 环壁摩擦损失模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 部分进气的超音速轴流式涡轮机模型及模拟参数 |
| 3.1 仿真研究的必要性 |
| 3.2 涡轮机模型及测量参数 |
| 3.3 测量方法 |
| 3.4 喷管设计 |
| 3.5 喷管排列角度 |
| 3.6 涡轮机模型的效率 |
| 3.6.1 工作损耗 |
| 3.6.2 进气损耗 |
| 3.7 喷管各项参数的初步设计 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 部分进气的超音速轴流式涡轮机的数值分析和实验验证.. |
| 4.1 数值模拟的基础运算方程 |
| 4.2 数值分析方法 |
| 4.3 数值分析的表现形式 |
| 4.4 仿真结果分析 |
| 4.5 最优设计结果 |
| 4.6 实验验证 |
| 4.7 测量的不确定性 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（5）高负荷局部进气涡轮流动特性与性能研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 高负荷超跨声速涡轮设计与流动特性研究 |
| 1.2.1 国外超跨声速涡轮研究现状 |
| 1.2.2 国内超跨声速涡轮研究现状 |
| 1.3 叶轮机械优化设计理论与方法研究 |
| 1.3.1 人工神经网络应用于叶轮机械优化设计 |
| 1.3.2 响应面方法应用于叶轮机械优化设计 |
| 1.3.3 Kriging模型应用于叶轮机械优化设计 |
| 1.3.4 伴随方法应用于叶轮机械优化设计 |
| 1.4 局部进气涡轮应用与研究现状 |
| 1.4.1 汽轮机调节级 |
| 1.4.2 鱼雷涡轮机涡轮部件 |
| 1.4.3 小推力液体火箭发动机涡轮泵涡轮部件 |
| 1.4.4 空气涡轮火箭发动机等组合循环动力装置涡轮部件 |
| 1.4.5 有机朗肯循环涡轮膨胀器 |
| 1.4.6 再入式涡轮 |
| 1.5 涡轮非定常流动特性研究 |
| 1.5.1 涡轮非定常研究现状 |
| 1.5.2 局部进气涡轮非定常流动研究 |
| 1.5.3 叶轮机械时序效应研究 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 局部进气涡轮数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维数值计算方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 网格划分及边界条件定义 |
| 2.2.4 网格无关性验证 |
| 2.3 数值计算方法校核 |
| 2.3.1 双级局部进气涡轮实验校核 |
| 2.3.2 跨声速涡轮叶型实验校核 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 局部进气涡轮优化设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 局部进气涡轮叶型优化平台设计与构建 |
| 3.2.1 局部进气涡轮优化设计对象 |
| 3.2.2 总体优化思路与优化方案 |
| 3.2.3 样本数据库建立 |
| 3.2.4 神经网络代理模型与智能寻优算法 |
| 3.2.5 优化平台构建与运行 |
| 3.3 局部进气涡轮叶型优化结果分析 |
| 3.3.1 总体优化结果 |
| 3.3.2 单流道级环境下优化结果 |
| 3.3.3 单流道级环境下第一级动叶弯优化结果 |
| 3.3.4 局部进气环境下第一级动叶叶型优化结果 |
| 3.3.5 局部进气涡轮最终优化结果与原型变工况性能 |
| 3.4 局部进气涡轮第二级静叶排进气流道数目优化调整 |
| 3.4.1 优化调整方案 |
| 3.4.2 各方案总体性能与内部流动特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 局部进气涡轮非定常流动特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同结构型式局部进气涡轮非定常特性 |
| 4.2.1 不同结构型式局部进气涡轮非定常计算方案和数据处理方法 |
| 4.2.2 总体性能和特性参数 |
| 4.2.3 内部非定常流动特性 |
| 4.2.4 叶表非定常压力分布 |
| 4.3 不同结构型式局部进气涡轮叶片气流激振特性 |
| 4.3.1 局部进气条件下叶片非定常受力分析 |
| 4.3.2 非定常气流激振力作用下叶片瞬态动力学分析 |
| 4.4 静叶排时序位置对不同进气条件下涡轮流场与性能影响 |
| 4.4.1 不同静叶排时序位置计算方案 |
| 4.4.2 静叶排时序位置对全周进气下涡轮流场与性能影响 |
| 4.4.3 静叶排时序位置对局部进气下涡轮流场与性能影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 再入式涡轮结构设计与内部流动特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单/双向进气再入式涡轮总体性能与内部流动研究 |
| 5.2.1 研究对象 |
| 5.2.2 再入涡轮总体性能及内部整体流动特点 |
| 5.2.3 再入涡轮动叶排进出口不均匀性分析 |
| 5.2.4 处于不同周向位置动叶叶表静压分布及叶片扭矩输出特性 |
| 5.3 进气扇区调整对双向进气再入式涡轮流场与性能影响 |
| 5.3.1 两级扇区相对周向位置调整对流场和性能的影响 |
| 5.3.2 第二级扇区静叶安装角调整对流场和性能的影响 |
| 5.3.3 两次重复进气再入式涡轮总体性能与流动特性 |
| 5.4 再入式涡轮变工况特性 |
| 5.4.1 再入式涡轮变工况计算方案 |
| 5.4.2 变工况总体性能与内部流动状态 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 局部进气涡轮试验件结构与测试方案设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验件关键参数的确定 |
| 6.2.1 试验台总体结构 |
| 6.2.2 局部进气涡轮模拟试验参数的确定 |
| 6.3 试验件总体结构方案和关键部件选型 |
| 6.3.1 试验件各部分设计方案 |
| 6.3.2 转子轴向力估算和轴承选型 |
| 6.4 试验件流场与性能测量方案设计 |
| 6.5 试验件关键部件加工方案 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文及其他相关学术成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）涡轮增压器压气机效率损失因素分析与试验探究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题介绍及研究背景 |
| 1.2 涡轮增压器效率损失因素研究现状 |
| 1.3 CFD技术研究现状 |
| 1.4 湍流模型的研究现状 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 第二章 数值模型的建立 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.2 计算模型的建立 |
| 2.3 参数设置及计算收敛的判定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 叶顶间隙对压气机效率损失的影响分析 |
| 3.1 计算方案和模型验证 |
| 3.2 计算分析 |
| 3.3 内部流场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 流道粗糙度对压气机效率的影响分析 |
| 4.1 计算方案和模型验证 |
| 4.2 计算分析 |
| 4.3 内部流场分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 叶片数和叶片厚度对压气机效率损失影响分析 |
| 5.1 计算方案和模型验证 |
| 5.2 计算分析 |
| 5.3 内部流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 试验分析 |
| 6.1 试验台介绍 |
| 6.2 压气机效率影响因素试验分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 全文总结和展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）轨道列车风机系统轻量化及气动性能优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 风机流体计算及试验 |
| 1.2.1 风机计算流体力学 |
| 1.2.2 风机流体性能试验 |
| 1.3 风机结构动力学特征分析及试验 |
| 1.3.1 风机结构流固耦合分析 |
| 1.3.2 风机结构流固耦合试验 |
| 1.3.3 风机结构动态性能分析 |
| 1.4 风机结构轻量化及性能优化 |
| 1.4.1 风机结构优化研究 |
| 1.4.2 风机气动性能优化 |
| 1.5 存在的问题及论文研究的内容 |
| 1.5.1 存在的问题分析 |
| 1.5.2 论文研究的内容及结构 |
| 第2章 轨道列车风机性能及叶轮强度振动试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风机气动性能试验 |
| 2.2.1 试验方法 |
| 2.2.2 试验设备系统与分析 |
| 2.2.3 试验过程与原理 |
| 2.2.4 试验结果 |
| 2.3 叶轮应力强度试验 |
| 2.3.1 旋转信号测试原理 |
| 2.3.2 试验方案 |
| 2.3.3 试验结果与对比 |
| 2.4 叶轮固有振动试验 |
| 2.4.1 试验原理 |
| 2.4.2 试验方法 |
| 2.4.3 试验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轨道列车风机性能改进及叶轮动力学特征分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 风机非定常流固耦合分析方法及模型 |
| 3.2.1 控制方程及湍流模型 |
| 3.2.2 耦合分析流程 |
| 3.2.3 风机流场及叶轮结构模型 |
| 3.3 风机气动性能分析结果与改进 |
| 3.3.1 流场分析结果 |
| 3.3.2 气动性能分析结果与对比 |
| 3.3.3 叶片数对性能影响规律分析 |
| 3.3.4 多因素对性能影响规律分析 |
| 3.3.5 风机改进及对比分析 |
| 3.4 叶轮结构动力学特征分析结果与评价 |
| 3.4.1 叶轮应力强度分析结果与对比 |
| 3.4.2 叶轮振动性能分析结果与对比 |
| 3.4.3 叶轮应力强度评价分析 |
| 3.4.4 叶轮共振性能评价分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 轨道列车风机结构的轻量化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铸铝叶轮结构的多目标优化设计 |
| 4.2.1 优化流程 |
| 4.2.2 优化模型 |
| 4.2.3 优化参数 |
| 4.2.4 近似模型精度评价 |
| 4.2.5 优化结果及分析 |
| 4.2.6 试验对比与验证 |
| 4.3 SMC叶轮结构的多目标稳健性优化设计 |
| 4.3.1 叶轮成型工艺及SMC材料特性试验 |
| 4.3.2 优化模型 |
| 4.3.3 优化结果及分析 |
| 4.3.4 叶轮超速试验验证 |
| 4.4 金属风筒结构的稳健性优化设计 |
| 4.4.1 金属风筒结构随机振动有限元分析 |
| 4.4.2 风筒结构的稳健性优化方法 |
| 4.4.3 优化过程 |
| 4.4.4 优化参数及修正模型 |
| 4.4.5 优化结果及分析 |
| 4.5 增强纤维复合材料风筒结构的多目标稳健性优化设计 |
| 4.5.1 增强纤维复合材料成型技术及校核方法 |
| 4.5.2 增强纤维复合材料风筒结构随机振动有限元分析 |
| 4.5.3 修正模型分析 |
| 4.5.4 优化结果及对比分析 |
| 4.5.5 随机振动及冲击试验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 轨道列车风机结构的时变可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 时变可靠性分析方法 |
| 5.2.1 算法理论 |
| 5.2.2 近似算法过程 |
| 5.3 可靠性分析结果 |
| 5.3.1 铸铝叶轮结构分析结果与对比 |
| 5.3.2 SMC叶轮结构分析结果与对比 |
| 5.3.3 金属风筒结构分析结果与对比 |
| 5.3.4 增强纤维复合材料风筒结构分析结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 轨道列车风机翼型气动性能不确定性优化设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 非概率可靠性指标 |
| 6.3 不确定性优化分析模型 |
| 6.4 不确定性优化求解策略 |
| 6.5 叶片翼型参数化设计 |
| 6.6 风机翼型气动性能优化参数及流程 |
| 6.7 优化结果及对比分析 |
| 6.7.1 优化结果 |
| 6.7.2 试验对比分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及发明专利 |
| 附录B 攻读学位期间所参与的课题研究 |
（8）涡轮增压固体冲压发动机燃烧组织技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 TSPR基本原理和研究进展 |
| 1.2.1 TSPR概念和组成 |
| 1.2.2 TSPR工作特点 |
| 1.2.3 TSPR关键技术 |
| 1.2.4 TSPR研究进展 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 实验技术与验证 |
| 1.3.2 涡轮增压系统研究 |
| 1.3.3 发动机工作特性及性能预示 |
| 1.3.4 发动机应用研究 |
| 1.3.5 驱涡固体推进剂 |
| 1.3.6 燃烧组织技术 |
| 1.4 TSPR燃烧组织技术难点 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 TSPR方案设计 |
| 2.1 TSPR性能预示模型 |
| 2.1.1 TSPR性能预示模型介绍 |
| 2.1.2 引入凝相相变修正的热力计算方法 |
| 2.1.3 涡轮增压系统性能计算模型 |
| 2.2 TSPR固体推进剂选择 |
| 2.2.1 TSPR对固体推进剂的要求 |
| 2.2.2 驱涡固体推进剂选择 |
| 2.2.3 补燃固体推进剂选择 |
| 2.3 TSPR设计 |
| 2.3.1 发动机参数设计 |
| 2.3.2 涡轮增压系统设计 |
| 2.3.3 燃气发生器设计 |
| 2.3.4 补燃室设计 |
| 2.3.5 进排气系统设计 |
| 2.3.6 发动机总体布局方案设计 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 TSPR燃烧特性实验研究 |
| 3.1 TSPR掺混燃烧实验系统 |
| 3.1.1 来流模拟系统 |
| 3.1.2 实验发动机 |
| 3.1.3 测控系统 |
| 3.1.4 燃气发生器点火系统 |
| 3.2 固体推进剂一次燃烧特性实验 |
| 3.2.1 驱涡燃气发生器实验 |
| 3.2.2 补燃燃气发生器实验 |
| 3.3 TSPR掺混燃烧实验 |
| 3.3.1 常温来流空气条件实验 |
| 3.3.2 高温来流空气条件实验 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 TSPR掺混燃烧增强技术研究 |
| 4.1 TSPR燃烧流场数值方法 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 控制方程及计算方法 |
| 4.1.3 湍流模型 |
| 4.1.4 燃烧模型 |
| 4.1.5 动静交界面模型 |
| 4.1.6 网格生成、边界和参数设置 |
| 4.1.7 数值计算方法验证 |
| 4.2 补燃室头部进气方式研究 |
| 4.2.1 掺混增强方案分析 |
| 4.2.2 旋流方案计算分析 |
| 4.2.3 增压空气斜向射流方案计算分析 |
| 4.3 压气机扩压器方案研究 |
| 4.3.1 压气机扩压器方案分析 |
| 4.3.2 压气机扩压器结构设计 |
| 4.4 补燃燃气进气方案研究 |
| 4.4.1 补燃燃气进气方案分析 |
| 4.4.2 补燃燃气流量对发动机性能的影响 |
| 4.4.3 补燃燃气射流位置对发动机性能的影响 |
| 4.4.4 补燃燃气射流速度对发动机性能的影响 |
| 4.5 TSPR掺混燃烧增强技术适应性验证 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 TSPR燃烧组织技术实验验证 |
| 5.1 TSPR原理发动机 |
| 5.1.1 单级离心压气机 |
| 5.1.2 单级冲击式涡轮 |
| 5.1.3 补燃室设计 |
| 5.1.4 发动机总体布局 |
| 5.2 推力测量系统设计 |
| 5.3 驱涡燃气无旋的燃烧实验 |
| 5.4 TSPR原理发动机实验 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结和建议 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 对下一步工作的建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（9）非均匀布置可调导叶向心涡轮性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 可变几何截面涡轮增压器概述 |
| 1.2.2 可调向心涡轮增压器调节机构相关研究进展 |
| 1.2.3 蜗壳流动周向不均匀性相关研究进展 |
| 1.2.4 可调向心涡轮性能相关研究进展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 可调向心涡轮数值计算方法 |
| 2.1 数值方法及湍流模型选择 |
| 2.1.1 数值方法的选择 |
| 2.1.2 控制方程与离散方法的确定 |
| 2.1.3 湍流模型的选择 |
| 2.2 三维几何模型的建立 |
| 2.3 计算区域的离散处理 |
| 2.3.1 近壁面网格尺度的确定 |
| 2.3.2 网络拓扑结构的选择 |
| 2.3.3 网格质量与网格无关性检查 |
| 2.3.4 可调向心涡轮数值计算平台网格划分 |
| 2.4 计算参数的选择与设置 |
| 2.4.1 结构参数选择 |
| 2.4.2 边界条件设定 |
| 2.4.3 计算控制参数设定 |
| 2.4.4 初场设定 |
| 2.4.5 计算输出设定 |
| 2.5 计算模型的验证与误差分析 |
| 2.5.1 涡轮性能计算边界条件的确定 |
| 2.5.2 计算模型验证与误差分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 蜗壳流动周向不均匀性对可调向心涡轮性能的影响 |
| 3.1 研究方案的确定 |
| 3.1.1 导叶开度的确定 |
| 3.1.2 计算工况的选取 |
| 3.2 蜗壳出.参数周向不均匀性 |
| 3.2.1 蜗壳流道周向角定义 |
| 3.2.2 蜗壳出.气流角影响因素分析 |
| 3.2.3 蜗壳出.速度与气流角周向分布 |
| 3.2.4 总压损失系数周向分布 |
| 3.3 蜗壳与喷嘴环流场周向不均匀性 |
| 3.3.1 导叶及导叶流道周向位置的定义 |
| 3.3.2 绝对马赫数和绝对速度流线周向分布 |
| 3.3.3 熵值周向分布 |
| 3.3.4 绝对总压周向分布 |
| 3.3.5 导叶流道流量周向分布 |
| 3.3.6 导叶载荷周向分布 |
| 3.4 叶轮流场周向不均匀性 |
| 3.4.1 叶轮流道周向位置的定义 |
| 3.4.2 叶轮流道流量周向分布 |
| 3.4.3 叶轮叶片载荷周向分布 |
| 3.4.4 叶轮流场熵值周向分布 |
| 3.4.5 叶轮流场相对气流角周向分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于周向不均匀性的可调向心涡轮性能改进方案设计 |
| 4.1 改型设计方案 |
| 4.1.1 改型设计方案确定原则 |
| 4.1.2 喷嘴座连接臂改型方案 |
| 4.1.3 非均匀布置可调导叶方案设计与实现 |
| 4.2 改型设计方案对可调向心涡轮效率的影响 |
| 4.2.1 计算区域的离散 |
| 4.2.2 不同相似转速工况线优化前后效率对比 |
| 4.2.3 发动机外特性各工况点涡轮效率计算结果 |
| 4.3 改型设计方案对蜗壳出.参数的影响 |
| 4.3.1 蜗壳出.速度、气流角周向分布对比(对应导叶 50%叶高位置) |
| 4.3.2 熵值周向分布对比 |
| 4.3.3 出.气流角周向分布对比 |
| 4.4 改型设计方案对蜗壳与喷嘴环流场的影响 |
| 4.4.1 绝对速度流线周向分布对比 |
| 4.4.2 熵值周向分布对比 |
| 4.4.3 绝对总压周向分布对比 |
| 4.4.4 导叶流道流量周向分布对比 |
| 4.4.5 导叶载荷周向分布对比 |
| 4.5 改型设计方案对叶轮流场的影响 |
| 4.5.1 叶轮流道流量周向分布对比 |
| 4.5.2 叶轮叶片载荷周向分布对比 |
| 4.5.3 叶轮流场熵值周向分布对比 |
| 4.5.4 叶轮流场相对气流角周向分布对比 |
| 4.5.5 叶轮进口总压损失系数周向分布对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 改型前后可调向心涡轮增压器涡轮性能对比试验 |
| 5.1 涡轮性能测试方法 |
| 5.1.1 涡轮性能测试原理 |
| 5.1.2 试验数据处理 |
| 5.2 可调向心涡轮性能试验 |
| 5.2.1 试验准备 |
| 5.2.2 导叶开度定义与控制 |
| 5.2.3 涡轮性能试验 |
| 5.3 改型前后可调向心涡轮效率对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 新型可调向心涡轮增压器调节机构设计 |
| 6.1 可调向心涡轮增压器调节机构存在的问题 |
| 6.2 设计目标 |
| 6.3 设计方案 |
| 6.4 新设计方案与喷嘴座结构方案、定距套结构方案性能比较 |
| 6.4.1 计算区域的离散 |
| 6.4.2 新设计方案(均布可调导叶)对可调向心涡轮效率的影响 |
| 6.4.3 新设计方案(均布可调导叶)对蜗壳出.气流角的影响 |
| 6.4.4 新设计方案(非均布可调导叶)对可调向心涡轮效率的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 对今后工作的建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）偏心式风力发电机的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 风力发电简史 |
| 1.2.2 国外发展现状 |
| 1.2.3 国内发展现状 |
| 1.3 风力发电机的种类 |
| 1.3.1 水平轴风力发电机 |
| 1.3.2 垂直轴风力发电机 |
| 1.3.3 水平轴风力机与垂直轴风机比较 |
| 1.4 论文框架 |
| 2 偏心式风力发电机的基本理论研究 |
| 2.1 风力发电机的基本理论 |
| 2.1.1 风能转化率 |
| 2.1.2 扫风面积 |
| 2.1.3 叶尖速比 |
| 2.1.4 叶轮实度比的选择 |
| 2.1.5 叶素理论 |
| 2.1.6 贝茨理论 |
| 2.2 平均功率的计算 |
| 2.3 垂直轴S型风机工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 S型风力机空气动力学仿真研究 |
| 3.1 S型风力机叶片结构参数 |
| 3.2.S型风力机数值计算方程与方法 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 湍流模型和参数设置 |
| 3.2.3 滑移网格技术 |
| 3.3 S型风力机模型二维流场分析 |
| 3.3.1 建立模型 |
| 3.3.2 边界条件设定 |
| 3.3.3 叶片重叠比的二位定常数值模拟分析 |
| 3.3.4 S型风力机叶片数的非定常数值模拟 |
| 3.4 S型风力机气动外形设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 偏心式多功率发电机的设计与优化 |
| 4.1 总体设计方案 |
| 4.2 具体实施方案 |
| 4.3 风机结构优化与校核 |
| 4.3.1 风机叶轮的优化 |
| 4.3.2 风机塔柱强度校核 |
| 4.4 偏心式多功率发电机与其他风机比较 |
| 4.4.1 偏心式多功率风机优势之处 |
| 4.4.2 偏心式多功率风机不足之处 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 风力发电机电路系统设计及实验结果分析 |
| 5.1 发电机 |
| 5.1.1 发电机的技术性能 |
| 5.1.2 永磁同步发电机 |
| 5.2 电能转换单元 |
| 5.2.1 整流器 |
| 5.2.2 DC/DC变换器 |
| 5.2.3 逆变器 |
| 5.3 蓄电池 |
| 5.3.1 蓄电池充电控制方法 |
| 5.3.2 蓄电池充放电的电流检测电路 |
| 5.3.3 风力发电机输出电压的检测电路 |
| 5.4 耗能负载 |
| 5.5 系统控制电路 |
| 5.5.1 控制芯片 |
| 5.5.2 检测电路 |
| 5.5.3 驱动电路 |
| 5.6 系统软件设计 |
| 5.6.1 主程序 |
| 5.6.2 子程序 |
| 5.6.3 中断服务子程序 |
| 5.7 实验结果分析 |
| 5.7.1 实验原理 |
| 5.7.2 结果及分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、2D CFD Analysis and Experimental Analysis on the Effect of Hub to Tip Ratios on the Performance of 0.6 m Impulse Turbine（论文参考文献）
- [1]小型离心叶轮气动噪声仿真与实验研究[D]. 樊创碧. 哈尔滨工程大学, 2021
- [2]压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究[D]. 邵梓一. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [3]源项法气膜冷却模型在涡轮中的应用[D]. 姚琳. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]喷管排列角度对部分进气轴流式涡轮机性能影响的研究[D]. 满天昕. 吉林大学, 2019(11)
- [5]高负荷局部进气涡轮流动特性与性能研究[D]. 陈帝云. 大连海事大学, 2018(05)
- [6]涡轮增压器压气机效率损失因素分析与试验探究[D]. 卢广超. 山东大学, 2018(12)
- [7]轨道列车风机系统轻量化及气动性能优化设计[D]. 屈小章. 湖南大学, 2016(06)
- [8]涡轮增压固体冲压发动机燃烧组织技术研究[D]. 王伟. 西北工业大学, 2015(01)
- [9]非均匀布置可调导叶向心涡轮性能研究[D]. 邢世凯. 北京理工大学, 2015(02)
- [10]偏心式风力发电机的研究[D]. 刘亮. 东华理工大学, 2014(04)