高膨胀比跨音速涡轮的设计研究-动力机械及工程专业论文.docx

大连理工大学
硕士学位论文
高膨胀比跨音速涡轮的设计研究
姓名:班海波
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:黄钟岳;迟万阳
20020621
摘要
参数设计法和Bezi er曲线综合利用成为平面叶栅设计的主导方法:小径高比的叶片采用静叶片的正倾斜的方法能够有效地控制流道内部的径向二次流和叶栅顶部的分离流动:高膨胀比超I临界涡轮动叶顶部采用缩放通道能够增加通流能力和降低叶栅出口的激波强度:采用上述方法和措施,设计出两套新型跨音速超临界涡轮。然后用Fine EURANUS/turbo解算程序,采用动静叶栅联算方式,对两种新设计的涡轮进行三维粘性流场分析,得到涡轮级内的压力、速度,焓、熵等分布结果。根据计算分析结果对涡轮叶片进行优化设计。
关键词:高膨胀比:涡轮:动静叶栅CFD联算:三维流场分析:优化
Abstract
Parameter design method with Bezier curve is the main method of creating blade method of forward leaning stator blade,which can effectively control the radial second flow and the top separate flow,is applied to the design of the small diameter—height ratio channel is adopted to the rotor blade top in the
condition of high expansion ratio and super critical flow to improve the mass flow and reduce the shock wave new types of transonic turbines were designed by means of the above measures and 3-D numerical simulation system,based on the flow—analyzing program Fine EURANUS/Turbo,has been used to analyze the flow in the two new types of getting the distribution results of pressure,velocity,entropy,enthalpy and other parameters by means of stator/rotor simulations have been carried out repeatedly to optimize the geometry of the blades on the basis ofthe calculation and analysis
Keywords:High expansion ratio;Turbine design;Rotor/stator
interaction;Numerical simulation;Optimization
高膨胀比跨音速涡轮的设计研究
第一章绪论

现代内燃机车离不开增压器,其功率的发挥和性能的提高在很大程度上取决于增压器性能的提高。
当前世界内燃机车柴油机向不断提高平均有效压力、不断降低燃油消耗率、提高寿命和降低排放减少污染方向发展。美国通用电气公司柴油机已由7FDL型发展到7HDL型,;我国的16V240ZJE 型柴油机在实验室的平均有效压力将达到23bar。国外先进柴油机上通过采用高效率的涡轮增压器,先进的采油系统及结构、提高爆发压力、改善燃油雾化和燃烧,已使内燃机车四冲程柴油机的燃油消耗率达1899/。我国240及280型柴油机的油耗率还长期停留在205—2109/。与国外先进水平柴油机相比还有较大差距。提高柴油机寿命为提高柴油机运用效率和降低维修费用是至关重要的。柴油机排放对内燃机车乘务员、乘客、及铁路沿线居民的健康都有影响。特别是长大隧道群区,内燃机车有害排放的产生应当受到重视。所有这些都与涡轮增压器压比和性能有着极其密切的关系。
现代柴油机上涡轮增压器的输入功占柴油机输出功50%以上。例如ZN3tO型增压器在高原配机时其涡轮前输入的