基于模态分解的轴向通流共转腔流场特性分析

作     者：王嗣鹏 王源鹤 邬泽宇 罗翔 WANG Sipeng;WANG Yuanhe;WU Zeyu;LUO Xiang

作者机构：北京航空航天大学能源与动力工程学院北京102206 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年第45卷第6期

页      面：67-78页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-III-0011-0037) 国家自然科学基金重大项目(61890923) 

主　　题：压气机 旋转盘腔 轴向通流 本征正交分解 非定常 浮升力 罗斯比数 

摘      要：为了深入理解高压压气机旋转盘腔内的流场特性,基于雷诺平均N-S方程对轴向通流共转盘腔进行非定常数值模拟。采用本征正交分解方法识别了流场的相干结构,并对比分析了不同浮升力参数、罗斯比数以及盘轴旋转比下模态空间结构和平均流场的变化规律。结果表明,盘腔高半径处观察到一对非定常大尺度气旋/反转环流,借助本征正交分解方法能够有效提取其运动状态。低阶的旋进驱动模态主要反映了大尺度流动结构的旋进状态,对应盘腔内流场在整个径向范围的主频成分;高阶的谐振诱导模态则主要反映了腔内相干结构诱导的复杂涡系,对应主频的高阶倍频成分。气旋/反转环流结构的相干性随浮升力参数增加而增强(旋进驱动模态能量占比提高23.2%),随罗斯比数增加而减弱(相应能量占比降低12.3%)。盘轴反转会削弱低半径区域的环形涡,而对高半径区域流场影响较小。