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单级轴流压气机失速起始的数值模拟

航空动力学报 2014年第1期29卷 125-132页

作者：吴艳辉王晓稂仿玉吴俊峰西北工业大学动力与能源学院西安710072

基于某亚声单级轴流压气机试验台孤立转子环境下预失速行为的研究成果,进一步数值研究了该试验台单级环境下的失速起始过程.数值探针的监测结果表明,失速起始过程中单级轴流压气机的流动失稳始于转子叶尖部位,这与前期针对该试验台流动... 详细信息

基于某亚声单级轴流压气机试验台孤立转子环境下预失速行为的研究成果,进一步数值研究了该试验台单级环境下的失速起始过程.数值探针的监测结果表明,失速起始过程中单级轴流压气机的流动失稳始于转子叶尖部位,这与前期针对该试验台流动失稳的测量结果是一致的.对数值模拟的瞬态流场进行分析表明,先兆波的型式已从孤立转子环境下的"突尖"型转变为单级环境下的"多个小失速团"型,说明静叶的存在改变了近叶尖载荷的周向分布规律.然而,"叶尖二次涡"的形成与运动依然是"多个小失速团"型先兆波浮现的流体动力学机理.

关键词：单级压气机数值模拟失速起始先兆波叶尖二次涡

单级跨音压气机第1级可调静子在退喘过程中的气动力矩分析

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航空学报 2023年第24期44卷 69-82页

作者：刘德龙郭海宁尹海宝孟德君中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015

某单级跨音压气机在设计转速退喘过程中,第1级可调静子叶片(VSV)瞬间关闭且不受作动筒控制,从监控摄像头看到指示第1级可调静子角度状态的指针已经超出表盘关角度极限。紧接着第1级转子振幅增大,为退出该危险状态紧急降低压气机转速直... 详细信息

某单级跨音压气机在设计转速退喘过程中,第1级可调静子叶片(VSV)瞬间关闭且不受作动筒控制,从监控摄像头看到指示第1级可调静子角度状态的指针已经超出表盘关角度极限。紧接着第1级转子振幅增大,为退出该危险状态紧急降低压气机转速直至停车。为找出第1级可调静子异常关闭的原因,对其受到的气动力矩进行了分析。首先采用定常三维计算确定了第1级可调静子受到的气动力矩在压气机特性图上的分布,指出了气动力矩大的高风险三角区。其次通过三维非定常计算模拟了节气门快速打开后压气机流场以及气动力矩随时间的变化,揭示了可调静子异常关闭的原因。最后介绍了可避免这一危险情况的预防措施,这些措施在后续的单级压气机试验中被证明是有效的。

关键词：单级压气机跨音可调静子叶片异常关闭气动力矩压气机试验

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单级低速模拟轴流压气机实验台改进设计

航空动力学报 2018年第7期33卷 1665-1675页

作者：刘宝杰张帅于贤君安广丰付丹阳北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191 中国民航大学航空工程学院天津300300

为了使单级低速台能够更好地模拟高压压气机后面级流动,采用导叶+静子+转子+静子+导叶的五排叶片布局,适当提高轮毂比,以及采用3D打印树脂叶片,对常规三排叶片单级低速模拟大尺寸轴流压气机实验台进行了改进设计研究,并与四级重复级低... 详细信息

为了使单级低速台能够更好地模拟高压压气机后面级流动,采用导叶+静子+转子+静子+导叶的五排叶片布局,适当提高轮毂比,以及采用3D打印树脂叶片,对常规三排叶片单级低速模拟大尺寸轴流压气机实验台进行了改进设计研究,并与四级重复级低速大尺寸压气机实验台的第三级结果进行了对比。结果表明:改型设计的单级低速大尺寸压气机的设计点效率达到了89.1%,流量裕度达到了32.9%,与四级重复级实验结果基本一致,而且实现了基本相似的级间参数分布,比传统单级实验台更接近高压压气机后面级的典型流动,从而可以利用该实验台成本低和周期短的优势,开展更多更深入的关于高压压气机后面级流动机理和设计方法的实验研究。

关键词：低速模拟单级压气机流场测量多级环境三维打印

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单级跨声速压气机旋转失速模拟方法

气体物理 2021年第1期6卷 30-37页

作者：王子维刘东健陈逖中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

为了研究多排跨声轴流压气机旋转失速先兆的表现形式与失速演化规律,基于自主研发的CFD软件ASPAC,通过发展动态重叠网格技术,流量出口边界条件以及节流阀边界条件,对单级跨声速压气机NASA Stage 35由近失速状态到完全失速状态的过程进... 详细信息

为了研究多排跨声轴流压气机旋转失速先兆的表现形式与失速演化规律,基于自主研发的CFD软件ASPAC,通过发展动态重叠网格技术,流量出口边界条件以及节流阀边界条件,对单级跨声速压气机NASA Stage 35由近失速状态到完全失速状态的过程进行了模拟.结果表明,发展的数值模拟方法能准确地模拟多排压气机的旋转失速发展过程;均匀进气条件下,随着NASA Stage 35向失速状态逼近,某些动叶压力面前缘出现了叶顶间隙流溢流现象,促使压气机进入旋转失速状态;在失速先兆阶段,周向非均匀流动开始出现并沿压气机周向传播;当完全失速时,失速团充分发展并连续地沿周向旋转,结构几乎不随时间变化.

关键词：单级压气机旋转失速失速先兆失速演化全环非定常模拟

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叶尖小翼控制压气机悬臂静叶间隙流动研究

叶尖小翼控制压气机悬臂静叶间隙流动研究

作者：陈思羽大连海事大学

学位级别：硕士

在带有悬臂静叶的压气机中静叶叶根与静叶轮毂之间存在着径向间隙,一部分泄漏流通过径向间隙发展成为泄漏涡,泄漏涡沿着流向发展,与主流发生掺混,卷吸端壁和叶片表面低能流体,会造成大量的泄漏损失,因此改善叶尖间隙流动至关重要。本文... 详细信息

在带有悬臂静叶的压气机中静叶叶根与静叶轮毂之间存在着径向间隙,一部分泄漏流通过径向间隙发展成为泄漏涡,泄漏涡沿着流向发展,与主流发生掺混,卷吸端壁和叶片表面低能流体,会造成大量的泄漏损失,因此改善叶尖间隙流动至关重要。本文以单级低速压气机为研究对象,数值研究了设计转速下不同方案叶尖小翼对压气机性能和间隙流动的影响机理。静叶轮毂静止时,不同方案叶尖小翼对压气机总压升系数和失速裕度均无明显影响,吸力面小翼方案均能增大压气机效率,最佳吸力面小翼方案设计工况点时提升压气机效率0.8%,近失速工况点时提升压气机效率0.3%。压力面小翼方案整体上均减小了压气机效率。吸力面小翼增大了泄漏流的流动路径,降低了泄漏涡的驱动压差,延缓了泄漏流进入叶片通道,泄漏涡起始位置后移且强度降低,从而使得泄漏涡与主流之间的剪切作用减弱。压力面小翼增大了静叶叶根负荷,使得泄漏涡的驱动压差增加,泄漏涡强度增大。静叶轮毂转动时,由于静叶轮毂转动方向与泄漏涡周向速度方向相同,使得叶根泄漏涡强度增强。最佳宽度吸力面小翼在对压气机失速裕度和总压升系数均无明显影响的基础上,使得压气机效率在设计工况点提升0.6%,近失速工况点提升0.15%。叶尖小翼最大宽度在弦向位置上的变化对压气机性能有显著影响,吸力面小翼最大厚度越靠近叶片前缘,压气机效率提升越明显。吸力面小翼降低了叶根泄漏流的驱动压差,减弱了泄漏涡强度。不同方案压力面小翼均使得泄漏涡强度增加,压气机效率降低。在静叶叶根间隙为0.5mm、1.5mm、2.5mm三种情况下,随着间隙增大,压气机效率和失速裕度减小。吸力面小翼在三种间隙下均能改善压气机性能,设计点工况下效率分别增大了0.4%、0.6%和0.35%,近失速工况下效率分别增大了0.12%、0.15%和0.1%。吸力面小翼对压气机失速裕度和总压升系数均无明显影响。

关键词：单级压气机泄漏涡叶尖小翼数值模拟