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多级轴流氦气压气机流动失稳实验及数值模拟研究的开题报告
题目：多级轴流氦气压气机流动失稳实验及数值模拟研究
一、背景介绍
氦气作为一种理想的工作介质，其在低温和高真空环境下具有广泛的应用。在许多工业和科学领域中，需要高压和低温气体，如磁体冷却、高速飞行器制冷、半导体生产、核工程、空间科学等。因此，氦气压缩机的研究和发展是非常重要的。
在氦气压缩机中，氦气流经多级轴流氦气压气机时，会产生流动失稳现象，也就是气体流动不稳定、旋转速度不均、波动等现象。这会导致气体流量、能量等参数发生变化，从而降低气体压缩机的效率，影响其压缩能力。因此，对多级轴流氦气压气机的流动失稳现象进行研究，对气体压缩机的优化设计和性能提升至关重要。
二、研究目的和意义
本研究旨在通过实验和数值模拟，探究多级轴流氦气压气机的流动失稳机理。具体研究目的和意义如下：
1.分析多级轴流氦气压气机的流动特性和压缩性能，为气体压缩机的优化设计提供参考。
2.探究多级轴流氦气压气机的流动失稳机理，为压缩机的稳定工作提供理论支持。
3.通过数值模拟和实验，研究气体流动失稳的参数、范围和影响因素，为气体压缩机的优化设计提供参考。
三、研究内容和方法
研究内容：本研究将分为实验和数值模拟两个部分，主要涉及氦气多级轴流压气机的流动失稳现象和压缩性能的分析。
实验部分：通过搭建实验台架，进行多级轴流氦气压气机的流动失稳实验，并采集相应的数据。具体实验内容包括气动性能测试、振动测试、轮毂流场测试等。
数值模拟部分：利用计算流体力学（CFD）方法，对多级轴流氦气压气机的流动失稳机理进行数值模拟。通过建立氦气压缩机数值模型，对压气机的流动场进行数值模拟，并分析流动失稳的机理和影响因素。
研究方法：本研究采用实验和数值模拟相结合的方法，通过实验数据和数值模拟结果的分析，探究多级轴流氦气压气机的流动失稳机理和压缩性能。
四、预期成果
本研究将通过实验和数值模拟，探究多级轴流氦气压气机的流动失稳现象和压缩性能，预计有以下成果：
1.实验数据和数值模拟结果可分析多级轴流氦气压气机的流动特性和压缩性能，为气体压缩机的优化设计提供参考。
2.探究多级轴流氦气压气机的流动失稳机理，为压缩机的稳定工作提供理论支持。
3.建立氦气压缩机数值模型，对压气机的流动场进行数值模拟，并分析流动失稳的机理和影响因素，为气体压缩机的优化设计提供参考。
五、研究计划和进度安排
1.制备氦气多级轴流压气机实验台架：2022年1月至3月。
2.进行氦气多级轴流压气机的气动性能测试、振动测试和轮毂流场测试等实验：2022年4月至8月。
3.建立氦气压缩机数值模型，进行氦气多级轴流压气机的流动失稳数值模拟：2022年9月至12月。
4.分析氦气多级轴流压气机实验数据和数值模拟结果，探究多级轴流氦气压气机的流动失稳机理和压缩性能：2023年1月至4月。
5.撰写学位论文，完成论文答辩程序：2023年5月至12月。
六、参考文献
1.Munson,B.R.,Young,D.F.,&Okiishi,T.H.(2016).FundamentalsofFluidMechanics(8thEdition).Wiley.
2.Greitzer,E.M.(1976).SurgeandRotatingStallinAxialFlowCompressors-PartI:TheoreticalCompressionSystemConsiderations.JournalofEngineeringforPower,98(2),190-198.
3.Cumpsty,N.A.(1989).CompressorAerodynamics.LongmanScientific&Technical.
4.Dahlhaug,O.G.,&Mørtsell,E.A.(2011).CFDModellingoftheNASARotor37ataSingleOperatingPoint.InternationalJournalofRotatingMachinery,2011,1-10.