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轴流压气机周向槽扩稳机理的有效利用

西北工业大学学报 2007年第5期25卷 620-624页

作者：卢家玲楚武利张皓光西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

利用NUMECA软件数值模拟了某单级亚音轴流压气机在不同转速下的工作,在验证了数值模型的可靠性后,对压气机进行了多种周向槽结构的数值模拟。结果表明,周向槽扩稳的有效性并不单纯依赖于机匣的处理面积和槽深,而是更取决于有效的处理位... 详细信息

利用NUMECA软件数值模拟了某单级亚音轴流压气机在不同转速下的工作,在验证了数值模型的可靠性后,对压气机进行了多种周向槽结构的数值模拟。结果表明,周向槽扩稳的有效性并不单纯依赖于机匣的处理面积和槽深,而是更取决于有效的处理位置。当处理位置合适时可以以较少的槽数和较小的槽深达到较佳的处理效果。最佳槽深的设计应与失速类型以及压气机的类型紧密相关。对亚音压气机其槽深应根据扩稳要求和压气机的性能要求来设计,一定的槽深是一定的扩稳效果的前提。

关键词：轴流压气机周向槽失速

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轴流压气机通流计算中代理模型的应用

推进技术 2021年第1期42卷 123-138页

作者：巫骁雄刘波陈紫京西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

在轴流压气机初始设计阶段,二维通流计算方法可以快速评估压气机的性能,其准确性高度依赖于经验模型的预测精度。当压气机超出经验模型适用范围时会增大模型的预测误差。为提高预测精度,研究了在通流计算中采用代理模型取代传统经验模... 详细信息

在轴流压气机初始设计阶段,二维通流计算方法可以快速评估压气机的性能,其准确性高度依赖于经验模型的预测精度。当压气机超出经验模型适用范围时会增大模型的预测误差。为提高预测精度,研究了在通流计算中采用代理模型取代传统经验模型的可行性。以双级跨声轴流速压气机的几何参数和气动实验数据作为代理模型的训练样本库,采用敏感性分析方法确定最重要的特征参数作为输入。分别基于支持向量机回归(SVR)和高斯过程回归(GPR)两种监督学习方法构建代理模型,并在模型训练中通过贝叶斯优化算法寻找模型最佳超参组合。将代理模型集成到基于流线曲率法(SLC)的通流程序中,对该压气机特性进行评估,并与传统经验模型计算结果相对比。对比显示,相较于传统经验模型,SVR和GPR两种代理模型分别降低了62.2%与55.2%的总压特性平均预测误差以及48.4%与50.1%的绝热效率特性平均预测误差。对比结果表明,当超出传统经验模型适用范围时,代理模型不失为一种可靠的替代方案。

关键词：代理模型通流计算轴流压气机经验模型支持向量机高斯过程

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轴流压气机引气后流场的数值模拟

航空动力学报 2017年第2期32卷 446-454页

作者：梁东弓志强陈灿平高山中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015

选取了NASA Stage 35作为算例进行压气机引气数值模拟研究.通过对比验证了网格无关性和计算的准确性,应用两种数值实现方法分别进行圆孔和槽引气计算,两种数值方法的结果基本吻合.进行了两种引气方式(即圆孔和槽)的对比.结果表明:槽引... 详细信息

选取了NASA Stage 35作为算例进行压气机引气数值模拟研究.通过对比验证了网格无关性和计算的准确性,应用两种数值实现方法分别进行圆孔和槽引气计算,两种数值方法的结果基本吻合.进行了两种引气方式(即圆孔和槽)的对比.结果表明:槽引气转子出口总压损失小,效果好于圆孔引气.应用NUMECA软件自带引气模块操作简单,容易实现.绘制引气管路网格增加了流道网格绘制的难度和计算边界条件设置的复杂度,但更加符合压气机实际的引气情况.引气后压气机效率-流量曲线整体上移,总压比-流量曲线下降,失速裕度有较大提升.

关键词：轴流压气机引气网格无关性总压损失稳定裕度

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轴流压气机叶片与机匣处理一体化优化设计

航空动力学报 2024年第7期39卷 205-216页

作者：范忠岗巴顿邱佳慧杨晨杜娟中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室北京100190 中国科学院先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院轻型动力创新研究院北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049

针对一台低速轴流压气机搭建了叶片与机匣处理一体化优化设计平台,基于自由变形技术关联设计参数与工程参数,实现多目标优化.综合考虑效率和裕度指标,在峰值效率不降的情况下获得了7.21%的裕度拓宽量.针对最优方案,分析了叶顶堵塞及损... 详细信息

针对一台低速轴流压气机搭建了叶片与机匣处理一体化优化设计平台,基于自由变形技术关联设计参数与工程参数,实现多目标优化.综合考虑效率和裕度指标,在峰值效率不降的情况下获得了7.21%的裕度拓宽量.针对最优方案,分析了叶顶堵塞及损失分布,探讨了叶片与机匣处理一体化优化设计的扩稳机理.研究发现:叶片弯掠和机匣处理组合作用下,最大堵塞位置由24.7%叶顶轴向弦长后移至33.6%叶顶轴向弦长,最大损失位置由21.4%叶顶轴向弦长后移至30.6%叶顶轴向弦长,叶顶泄漏涡的抑制和低能堵塞区的消除是一体化优化设计扩稳的主要原因.

关键词：轴流压气机自由变形技术一体化优化设计裕度拓宽堵塞熵产率

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轴流压气机叶尖片削全工况特性分析

航空动力学报 2008年第2期23卷 367-373页

作者：邵卫卫季路成黄伟光中国科学院工程热物理研究所

以ROTOR37转子为例，采用数值模拟方法对叶尖压力面片削深度（沿叶片切向）及高度（沿叶片展高方向）进行参数化研究．计算得到60％，80％，90％及100％设计转速工况下的全工况特性曲线，并对100％设计转速工况作了详细的内部流场分析... 详细信息

以ROTOR37转子为例，采用数值模拟方法对叶尖压力面片削深度（沿叶片切向）及高度（沿叶片展高方向）进行参数化研究．计算得到60％，80％，90％及100％设计转速工况下的全工况特性曲线，并对100％设计转速工况作了详细的内部流场分析．包括原型在内10种模型计算结果表明：在0～50％片削深度和82％～100％展高内片削使ROTOR37转子堵塞流量、总压比、绝热效率略有提高，失速裕度略有下降，但影响并不十分显著．

关键词：航空、航天推进系统轴流压气机叶尖片削全工况气动性能数值模拟

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轴流压气机气固两相流及磨损特性数值模拟

哈尔滨工程大学学报 2018年第2期39卷 310-316页

作者：孙海鸥王萌王忠义裴小萌哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 中航商用航空发动机有限责任公司上海200241

为了研究固体颗粒入射至压气机后导致其性能衰退作用机理,本文采用商业软件ANSYS CFX中的多相流求解技术对某型四级轴流式压气机进行了气固两相流和磨损特性的数值模拟研究。研究结果表明:固体颗粒对压气机叶片的磨损主要集中在前面级... 详细信息

为了研究固体颗粒入射至压气机后导致其性能衰退作用机理,本文采用商业软件ANSYS CFX中的多相流求解技术对某型四级轴流式压气机进行了气固两相流和磨损特性的数值模拟研究。研究结果表明:固体颗粒对压气机叶片的磨损主要集中在前面级的动叶和各排叶片的50%叶高以上,并且磨损量随叶高位置上移而增大;对每个叶片来说,对压力面的磨损程度要大于对吸力面;在沿轴向方向上,磨损主要集中在叶片的前缘和尾缘处。该研究成果具有一定的工程价值和参考价值。

关键词：数值模拟轴流压气机固体颗粒两相流磨损性能衰退磨损率浓度作用机理

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轴流压气机非定常数值模拟方法精度分析

航空动力学报 2017年第11期32卷 2808-2816页

作者：罗楚威陈江北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

以Stage 35单级轴流压气机为研究对象,分别用相位延迟法、叶片约化法及非线性谐波法对其进行非定常数值模拟,并与实验及半环精确非定常模拟进行对比,以分析各非定常模拟方法的计算精度。结果表明:3种非定常计算方法在对流场时均参数的... 详细信息

以Stage 35单级轴流压气机为研究对象,分别用相位延迟法、叶片约化法及非线性谐波法对其进行非定常数值模拟,并与实验及半环精确非定常模拟进行对比,以分析各非定常模拟方法的计算精度。结果表明:3种非定常计算方法在对流场时均参数的预测上均能达到半环精确非定常模拟相同的精度,但几何改变使叶片约化法得到的频谱特征尤其是基频谐波幅值产生较大变化;相位延迟法虽能较准确预估基频谐波幅值,但在其余谐波处则精度通常低于叶片约化法;非线性谐波法在计算参数的非定常时域及频域特征时精度比相位延迟法和叶片约化法低。

关键词：轴流压气机非定常相位延迟叶片约化非线性谐波法精度

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轴流压气机低速试验效率测量分析

工程热物理学报 2020年第10期41卷 2425-2430页

作者：刘宝杰庄昕伟安广丰于贤君北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 航空发动机气动热力国防重点实验室北京100191

轴流压气机低速试验由于总温升较低,温升效率测量结果误差较大,往往采用扭矩效率更为准确。试验中测量的是电机输出扭矩,由于转子传动结构机械损失的存在,需要对测量得到的电机输出扭矩进行零点修正。本文通过试验的方式,测得压气机在... 详细信息

轴流压气机低速试验由于总温升较低,温升效率测量结果误差较大,往往采用扭矩效率更为准确。试验中测量的是电机输出扭矩,由于转子传动结构机械损失的存在,需要对测量得到的电机输出扭矩进行零点修正。本文通过试验的方式,测得压气机在没有负载下扭矩零点值随转速的变化关系,在扭矩数据处理时将零点变化考虑进去,提高了扭矩效率测量的准确性。根据转子传动装置的结构形式,给出了转子机械传动效率的估算方法,即总的转子机械传动效率等于所有传动连接件的机械传动效率乘积。并指出在进行扭矩修正时,应保证修正扭矩不变,而非转子机械传动效率不变,结果证明这种估算方法在不同工况点下与试验测量结果更为接近,准确度更高。

关键词：扭矩效率轴流压气机低速试验

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轴流压气机串列叶片损失模型发展

工程热物理学报 2019年第7期40卷 1481-1490页

作者：刘宝杰符渡于贤君北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 航空发动机气动热力国防重点实验室北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

考虑到串列叶片具有比常规叶片更多的设计自由度,于是为建立一个包含主要设计参数的串列叶片性能评估模型,本文发展了一套串列叶片损失低维评估方法。首先利用数值模拟方法确定了串列叶片的主要损失来源,并定量分析了不同损失来源占总... 详细信息

考虑到串列叶片具有比常规叶片更多的设计自由度,于是为建立一个包含主要设计参数的串列叶片性能评估模型,本文发展了一套串列叶片损失低维评估方法。首先利用数值模拟方法确定了串列叶片的主要损失来源,并定量分析了不同损失来源占总损失的比重,发现前叶尾迹损失不可忽略。在此基础上,建立了计及前叶尾迹损失的串列叶片损失模型并与数值结果进行了校核。结果表明,前叶尾迹损失是型面损失的重要部分并且损失模型能够较好地预测串列叶片不同损失来源。因此,发展的模型可以作为串列叶片性能评估以及参数化设计的重要工具。

关键词：串列叶片尾迹损失模型压气机设计轴流压气机