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离心压气机无叶扩压段流路控制扩稳机理

航空动力学报 2012年第9期27卷 2106-2112页

作者：王永生童志庭林峰聂超群中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100190

为寻求叶轮-扩压器间无叶扩压段流路控制的扩稳机理,选取某离心压气机为研究对象,利用数值模拟的方法,通过流场分析解释其失速机理,并在此基础上重新设计无叶扩压段机匣结构,探讨一种有效流路控制扩稳方式.分析结果表明:将无叶扩压段机... 详细信息

为寻求叶轮-扩压器间无叶扩压段流路控制的扩稳机理,选取某离心压气机为研究对象,利用数值模拟的方法,通过流场分析解释其失速机理,并在此基础上重新设计无叶扩压段机匣结构,探讨一种有效流路控制扩稳方式.分析结果表明:将无叶扩压段机匣结构设计为先收缩后扩张型后,离心压气机稳定工作范围提高了2.8%,但绝热效率有所降低.

关键词：无叶扩压段机匣结构流路控制扩稳离心压气机

基于前失速先兆检测机理的叶顶喷气扩稳实验研究

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工程热物理学报 2012年第4期33卷 573-577页

作者：李继超童志庭林峰聂超群中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100190

拓宽轴流压气机稳定工作裕度及探索其流动失稳控制途径一直是内部流动研究的焦点。本文从前失速先兆检测机理入手,对前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性进行了关联性研究,发现了前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性有一定的关联性。在... 详细信息

拓宽轴流压气机稳定工作裕度及探索其流动失稳控制途径一直是内部流动研究的焦点。本文从前失速先兆检测机理入手,对前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性进行了关联性研究,发现了前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性有一定的关联性。在认识这类关联性的基础上,提出了基于前失速先兆捕捉的失稳控制途径,并结合DSP控制器构建扩稳控制方案,在低速轴流压气机上进行了实验验证。实验结果表明:采用叶顶喷气扩稳控制措施后,简化了原来复杂的控制机构,并为控制措施的实施预留了反馈控制时间,与原来的定常喷气控制措施相比有变工况自适应的优势。

关键词：前失速先兆自相关分析概率统计 DSP 叶顶喷气

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轴流压气机叶顶喷气控制实验研究

航空学报 2013年第11期34卷 2464-2471页

作者：李继超林峰童志庭聂超群中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院先进能源动力重点实验室北京100190

叶顶喷气已被证实能够有效拓宽轴流压气机的稳定工作范围。基于此,针对轴流压气机流动失稳控制,以叶顶喷气作为控制手段,采用比例电磁阀实现喷气量的实时可调,充分利用从微喷气到大喷气的扩稳能力。通过设计相应的DSP(Digital Signal Pr... 详细信息

叶顶喷气已被证实能够有效拓宽轴流压气机的稳定工作范围。基于此,针对轴流压气机流动失稳控制,以叶顶喷气作为控制手段,采用比例电磁阀实现喷气量的实时可调,充分利用从微喷气到大喷气的扩稳能力。通过设计相应的DSP(Digital Signal Processing)控制器,实现信号采集、算法分析、控制信号输出的功能。并结合提出的互相关分析检测前失速先兆信号的方法,成功地实现了从动态信号检测到叶顶喷气的反馈控制。实验结果表明:基于比例电磁阀和DSP控制器的叶顶喷气控制,不仅在扩稳效果上和传统的定常喷气相当,而且能够节省大量的喷气能量,具有良好的应用前景。

关键词：压气机叶顶喷气比例电磁阀 DSP控制器互相关分析

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低速单级轴流压气机自引气扩稳实验

航空动力学报 2012年第11期27卷 2577-2584页

作者：李继超刘乐张宏伟童志庭林峰聂超群中国科学院研究生院北京100190 中国科学院工程热物理研究所北京100190

在一台低速单级轴流压气机上采用自引气-喷气方式进行了实验研究,实验中分析比较了不同的引气方式对压气机失速裕度改善(SMI)以及对压气机效率的影响,同时对不同自引气方式的扩稳机理进行了探讨.实验结果表明:自引气方式能够有效的改善... 详细信息

在一台低速单级轴流压气机上采用自引气-喷气方式进行了实验研究,实验中分析比较了不同的引气方式对压气机失速裕度改善(SMI)以及对压气机效率的影响,同时对不同自引气方式的扩稳机理进行了探讨.实验结果表明:自引气方式能够有效的改善压气机失速裕度,并且能够略微提高压气机效率.与传统的外部引气相比,节省了外部引气所需要的外部空气压缩系统;为自引气在实际压气机稳定性控制中的应用提供参考.

关键词：轴流压气机自引气叶顶喷气功率谱密度均方根

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基于互相关分析的前失速先兆检测分析

航空学报 2013年第1期34卷 28-36页

作者：李继超童志庭聂超群林峰中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100190

针对轴流压气机流动失稳控制中的反馈信号,采用互相关分析方法对前失速先兆信号进行了检测。通过在机匣壁面周向对称布置的动态传感器对压力信号进行检测分析,并在单转子低速轴流压气机上进行了实验研究。实验中分析了不同流量工况时,... 详细信息

针对轴流压气机流动失稳控制中的反馈信号,采用互相关分析方法对前失速先兆信号进行了检测。通过在机匣壁面周向对称布置的动态传感器对压力信号进行检测分析,并在单转子低速轴流压气机上进行了实验研究。实验中分析了不同流量工况时,对称布置动态传感器压力信号互相关系数的变化趋势,并在此基础上对前失速先兆与叶顶间隙泄漏涡非定常性进行了关联性研究;同时也分析了采用叶顶喷气作为控制手段之后,机匣壁面对称布置传感器动态压力信号的互相关系数随着喷气量增加的变化趋势。实验结果表明:互相关检测分析方法能够有效及时地检测到壁面压力锯齿波的破坏程度,有利于提高控制器的响应速度,留给作动机构充足的反应时间。而且叶顶喷气作为控制手段能够提高对称布置传感器动态压力信号的互相关系数,从而实现拓宽稳定裕度的目的。

关键词：压气机互相关分析功率谱密度前失速先兆叶顶间隙泄漏涡非定常性

S-CO_(2)离心压缩机不同进口条件流场分析

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工程热物理学报 2023年第4期44卷 968-976页

作者：尚鹏旭童志庭鞠鹏飞张超天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384

为了研究超临界二氧化碳(S-CO_(2))离心压缩机在进口条件发生变化时,性能曲线的变化规律和流场内超临界之外区域的变化情况。对某一10 MW级S-CO_(2)离心压缩机通过改变进口温度和压力来进行定常数值模拟。对不同进口条件下的性能曲线和... 详细信息

为了研究超临界二氧化碳(S-CO_(2))离心压缩机在进口条件发生变化时,性能曲线的变化规律和流场内超临界之外区域的变化情况。对某一10 MW级S-CO_(2)离心压缩机通过改变进口温度和压力来进行定常数值模拟。对不同进口条件下的性能曲线和非超临界区域范围进行分析,得出进口温度越低或进口压力越高时,压缩机的性能越高。压缩机的进口温度或压力越靠近临界点时,压缩机的流场内部越进入非超临界区域,且范围也越大。同时,当压缩机的进口处工质密度相近时,压缩机的效率曲线基本一致。

关键词：超临界二氧化碳离心压缩机数值模拟进口条件

低速轴流压气机进口总压畸变与旋转失速关联的实验研究

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航空动力学报 2007年第5期22卷 803-807页

作者：张靖煊童志庭聂超群中国科学院工程热物理研究所中国科学院研究生院北京100080

在低速三级轴流压气机实验台上自行设计了进口总压畸变发生装置,构造了稳态和动态测量方案,并对实验数据进行了详尽分析.着重研究了进口总压畸变对压气机特性及失速过程的影响.结果表明,压气机失速点不仅与畸变强度有关,而且与畸变方位... 详细信息

在低速三级轴流压气机实验台上自行设计了进口总压畸变发生装置,构造了稳态和动态测量方案,并对实验数据进行了详尽分析.着重研究了进口总压畸变对压气机特性及失速过程的影响.结果表明,压气机失速点不仅与畸变强度有关,而且与畸变方位也相互关联;适当进口总压畸变会诱发压气机在失速前产生大尺度扰动,但没有对失速频率构成影响.

关键词：航空、航天推进系统压气机总压畸变旋转失速

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虚拟仪器概念在压气机实验研究中的实现

工程热物理学报 2003年第5期24卷 776-778页

作者：童志庭牛玉川聂超群中国科学院工程热物理研究所北京100080

从实现压气机在线动态测试与监控环境建设出发,采用虚拟仪器技术实现了三级轴流压气机各级特性的在线测量、十六通道热线风速仪测试方案和数据分析模块集成的在线实现、以及三孔测量探针的在线标定和两维速度、总压、静压的在线测量。... 详细信息

从实现压气机在线动态测试与监控环境建设出发,采用虚拟仪器技术实现了三级轴流压气机各级特性的在线测量、十六通道热线风速仪测试方案和数据分析模块集成的在线实现、以及三孔测量探针的在线标定和两维速度、总压、静压的在线测量。对虚拟仪器概念在压气机实验研究中的实现作出了初步的探讨。

关键词：虚拟仪器压气机在线测试

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轴流压气机叶顶喷气扩稳机理试验研究

机械工程学报 2014年第22期50卷 171-177页

作者：李继超刘乐童志庭林峰聂超群中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100190

轴流压气机叶顶喷气已经被证实能够有效拓宽压气机的失稳裕度。在一台低速单转子轴流压气机上进行叶顶喷气试验研究,采用喷气动量比作为衡量失速裕度改善的指标,并通过改变叶顶间隙和喷气角度对不同喷气量的扩稳效果进行分析,试验中发... 详细信息

轴流压气机叶顶喷气已经被证实能够有效拓宽压气机的失稳裕度。在一台低速单转子轴流压气机上进行叶顶喷气试验研究,采用喷气动量比作为衡量失速裕度改善的指标,并通过改变叶顶间隙和喷气角度对不同喷气量的扩稳效果进行分析,试验中发现随着叶顶喷气动量比的增加,压气机失速裕度的变化会出现两个拐点,即存在两个喷气动量比分界点,并将喷气动量比分界点前后的三个阶段对应的喷气量分别定义为微喷气,大喷气和超大喷气。通过试验测量压气机进出口气动参数以及壁面动态压力信号对喷气动量比分界点前后叶顶喷气扩稳机理进行详细的分析。试验分析结果表明:微喷气扩稳仅仅是因其能够减弱叶顶间隙泄漏涡和叶顶间隙泄漏流非定常性;大喷气则能够同时减小进口气流攻角,推迟叶片吸力面分离和抑制叶顶间隙泄漏涡,推迟叶顶间隙泄漏流非定常性的产生;超大喷气虽能够推迟叶顶间隙泄漏流非定常性的产生,但喷气的影响区域已严重向叶片通道内部转移,甚至影响了压气机的做功能力。

关键词：轴流压气机进口气流攻角方均根功率谱密度叶顶间隙泄漏流非定常性