文档介绍：图书分类号:TK471 .: 工学硕士学位论文直弯扩压叶栅内旋涡结构PIV 研究 硕士研究生: 孙卫亮 导师: 宋彦萍副教授 申请学位级别: 工学硕士学科、专业: 动力机械及工程所在单位: 能源科学与工程学院答辩日期: 2006 年 6 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index : TK471 .: A Dissertation for the Degree of M. Eng. THE INVESTIGATION OF VORTEX STRUCTURE IN STRAIGHT AND COMPOUND PRESSOR CASCADES VIA PIV Candidate : Sun Weiliang Supervisor : Associate Prof. Song Yanping Academic Degree Applied for : Master of Engineering Specialty : Power Machinery and Engineering Date of Oral Examination : June, 2006 University : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- I - 摘要粒子图像速度场仪( PIV )是一种瞬态、非接触、无扰动的全场光学测速系统,能够测量流场的瞬态速度场并在线显示。虽然这种技术的产生到现在仅仅只有二十多年的时间,但是 PIV 技术凭借其特有的优势已经被广泛应用于各种流场测量领域。随着 PIV 技术的逐渐成熟,其在叶轮机械领域内有着广泛应用前景。本文利用二维 PIV 技术研究了大正攻角情况下直、弯平面扩压叶栅内的内部流动结构。本文首先研究了应用 PIV 技术测量二维瞬态速度场必须解决的关键技术,如片光源的校准、双曝光时间间隔和实验所测速度的关系、示踪粒子的选取等问题。在此基础之上,应用二维 PIV 测量技术完成了直、弯扩压叶栅瞬态流场测量,得到了不同流面内速度场和涡量场的分布。在 S1 流面内主要测量了流道内和叶栅出口流场的流动,研究了不同叶高处流体的流动特点。 S3 流面沿流向共测量了 15 个截面,研究了不同叶栅内通道涡沿流向的变化情况。实验结果表明,在大正攻角情况下, 直、弯扩压叶栅内的流动呈现很强的非定常性,同一位置不同时刻流场的流动特点差异较大。通过对实验数据的进一步处理,得到了部分流面内统计意义下的平均速度场和涡量场分布。直、弯叶栅中部靠近吸力面附近存在大面积的分离区, 根部区域分离尺度小于中部。与直叶栅比,在“C”型压力分布作用下,正弯曲叶栅中部区域阻塞略微严重,但明显改善了根部区域的流动状况。此外, 正弯曲叶栅内通道涡更加稳定。鉴于目前实验装置无法给出除速度及其推演量以外的流场参数,本文利用商业软件 NUMECA 对 PIV 实验条件下的直、弯叶栅进行了数值模拟。定常计算结果表明,由于吸力面附近低能流体的排挤作用,直、弯叶栅内通道涡涡核沿流向逐渐从吸力面偏向压力面侧。叶片正弯曲之后,其通道涡的起始位置比直叶栅提前,涡核更加紧凑。从出口总压损失系数分布看,正弯曲叶栅明显改善了根部区域的流动状况。关键词 PIV ,压气机叶栅,弯曲叶片,旋涡结构哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- II - Abstract Particle Image Velocime try (PIV) is a whole-field laser measurement technique, which can give th e instantaneous on-line ve locity distribution by a non-intrusive approac h. Although this tech nique came into use not long ago, it has been widely used in many kinds of areas because of its outstanding merits. As this technique b ecome more mature, it has a good prospect in the application of turbomachinery. This thesis presents a research on the flow field pressor cascades under large positive attack angles via PIV. The cascades posed