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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張文樵
研究生(外文):Wen chu,Chang
論文名稱:軸流式壓縮機葉片尾流控制之壓力量測
論文名稱(外文):Experimental study of rotator air blowing in an Axial Compressor
指導教授:胡文聰胡文聰引用關係
指導教授(外文):A.M. Wo
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2000
畢業學年度:88
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:葉片尾流控制葉片噴氣動量係數Km葉片非定常壓力之量測噴氣葉片之設計與製作
外文關鍵詞:air blowingKmreduced force
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渦輪機裡葉片非定常受力的情形,主要來自於勢流效應(potential interaction)與渦流效應(vortical interaction)的交互作用。勢流效應造成的原因,主要乃是定子與轉子之間相對運動的關係,使得葉片壓力場的分佈產生了移動的現象,此種壓力分佈移動的現象無論在定子葉片上或轉子葉片上均可感受的到。而渦流效應的產生乃是葉片表面的邊界層所生成的尾流向下游傳遞的結果。當轉子的尾流向下游傳遞時,定子葉片會切截過此一尾流區,造成葉片表面上壓力的改變,由於尾流只會向下游傳遞且不易散去,所以渦流效應的範圍變得很廣泛。為了對壓縮機內非定常流場之轉子尾流做有效的控制,吾人發展出噴氣轉子葉片,並藉由轉子噴氣葉片的設置,來調整下游渦流效應對定子葉片非定常受力的影響,以期降低渦流效應對定子葉片的非定常受力。

Flow disturbance in the vicinity of an axial compressor blade can be considered due to vortical and potential effects.To reduced the unsteady force on stators,the rotor air blowing would be a good way to reduce the vortical effect.Thus it is important to understand the relations between air blowing and the reduced force on blade.

1-1研究背景與動機…………………………………………………….1
1-2文獻回顧…………………………………………………………….2
1-3研究目標…………………………………………………………….4
1-4論文簡介…………………………………………………………….4
第二章 實驗設備與量測方法
2-1軸流式壓縮機研究設備 ………………………………….………6
2-2噴氣葉片之設計與製作 ………………………………………….7
2-3量測儀器介紹……………………………………………………..10
2-4壓力量測系統……………………………………………………..12
2-4-1 壓力量測系統的組織架構………………………………….12
2-4-2 壓力感測器之設置………………………………………..12
2-4-3 壓力感測器之校正………………………………………..13
2-5實驗量測的方法…………………………………………………..15
2-5-1壓力昇與流量之量測……………………………………..15
2-5-2實際流場中葉片非定常壓力之量測………………………16
2-5-3葉片噴氣動量係數Km之訂定 …………………………..16
2-6實驗量測介紹 ……………………………………………………17
第三章 實驗訊號分析
3-1訊號擷取方式……………………………………………………20
3-2 訊號擷取在程式上的設定 ………………………………….…20
3-3 訊號週期平均法(ensemble average)…………………………21
3-4 葉片非定常受力之計算及無因次化參數 …………………….22
3-4-1葉片表面壓力分布與時間變化之關係 …………..………22
3-4-2 葉片非定常受力之計算方式 ….………………..……….22
l 三次雲弧內插法 ……………………….…………..…...22
l 葉片表面壓力對面積之積分 ………………………..…23
3-4-3無因次化參數之訂定………………………………….…..24
第四章 實驗結果及討論
4-1近尾流流場軸向速度之量測(0.15C、0.3C)…………….…….25
4-2轉子/定子 葉片非定常壓力之量測……………………………25
4-3轉子/定子 葉片非定常受力之量測……………………………28
第五章 總結
5-1結論………………………………………………………………31
5-2未來展望 ……………………………..………………………....32
參考文獻 …………………………………………………………..33
附錄 ……………………………………………………………..….35
圖 …………………………………………………………………....40

1. S. Fleeter, R.L. Jay, and W.A. Bennett,“Wake induced time-variant aerodynamics including rotor-stator axial spacing effects”, Journal of Fluids Engineeing, Vol.103,pp.59-66,1981
2. H.E. Gallus, H. Grollius, and J. Lambertz,“The influence of blade number ratio and blade row spacing on axial-flow compressor stator blade dynamic load and stage sound pressure level”, Journal of Engineering for Power, Vol.104,pp633-641,1982
3. A.S. cer, P. Stow , and Ch. Hirsch, “Thermodynamics and Fluid Mechanics of Turbomachinery”, Martiuns Nijhoff Publishers, Volume Ⅱ, 1985
4. P. Hill and C. Peterson, “Mechanics and Thermodynamics of Propulsion”, Second Edition, Addison Wesley,pp.275-345,1992
5. R.E. Kielb and H.D. Chiang ,1992,“Recent Advancements in Turbomachinery Forced Response Analyses,” AIAA paper 92-0012
6. S.R. Manwaring and D.C. Wisler,1993,“Unsteady aerodynamics and gust response in compressor and turbines,” J. of turbomachinery,Vol.115,pp. 724-740
7. M.W. Weaver and S. Fleeter,1994,“Turbine Rotor Generated Forcing Function for Flow Induced Vibrations,” ASME paper 94-GT-328
8. T. Valkov, and C.S Tan,1995,“Control of the Unsteady Flow in a Stator Blade Row Interacting with Upstream Moving Wakes,” J. of Turbomachinery, Vol.117,pp97-105
9. S.T. Hsu and A.M Wo , and C.K. Wu,1996,“Experimental and Numerical Study of Gust and Gust Response in a Rotor/Stator Axial Compressor,” ASME paper 96-TA-043
10. S.T. Hsu and A.M. Wo,1996,“Near-Wake Measurement in Rotor/Stator Axial Compressor using Slanted Hot-Wire technique,” to appear Experiments in Fluids.
11. A.M. Wo , M.H. Chung, and S.T. Hsu,1997,“Gust Response Decomposition in a Stator/Rotor Axial Compressor with Varying Axial Gap,” J. of Prop. and Power,Vol.13,No.1
12. S.T. Hsu and A.M. Wo,1997,“Reduction of Unsteady Blade Loading by Beneficial Use of Vortical and Potential Disturbances in an Axial Compressor with Rotor Clocking,” AMSE paper 97-GT-86
13. 鍾孟軒,“軸流壓縮機渦流勢流擾動及葉片受力之數值研究”, 國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,1995
14. 吳秉陵,“軸流式壓縮機非定常壓力的量測”, 國立台灣大學應用
力學研究所碩士論文,1995
15. 蔣國華,“單級軸流壓縮機轉子尾流之全壓量測”, 國立台灣大學
應用力學研究所碩士論文,1996
16. 許書宗,“軸流壓縮機渦流勢流擾動及葉片受力之實驗研究,”國立台灣大學應用力學研究所博士論文,1997.
17. .何智祥,“單級軸流式壓縮機勢流擾動之量測,”國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,1998.

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