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插板进气畸变对多级压气机性能及稳定性影响研究

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工程热物理学报 2023年第7期44卷 1823-1831页

作者：张强顾本昊仵凯张明许登科孙大坤孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为研究插板进气畸变对压气机的影响,本文发展了一种可以在进气畸变条件下对压气机进行稳定性预测的周向非均匀二维稳定性模型。该模型将压气机进行周向分区并假设各分区满足平行压气机模型,并在轴向将叶片排视为激盘,利用小扰动理论将... 详细信息

为研究插板进气畸变对压气机的影响,本文发展了一种可以在进气畸变条件下对压气机进行稳定性预测的周向非均匀二维稳定性模型。该模型将压气机进行周向分区并假设各分区满足平行压气机模型,并在轴向将叶片排视为激盘,利用小扰动理论将稳定性问题转化为特征值问题进而进行稳定性分析。模型利用某型两级跨音风扇进行了相关验证证明了其准确性。针对插板进气畸变的模拟及稳定性预测结果主要得到以下结论:本文发展的模型能够比CFD更加准确地预测稳定边界;进气畸变使风扇稳定裕度大幅下降,且影响该风扇稳定裕度的主要因素为有无畸变,在有进气畸变的情况下,增大插板深度对稳定裕度的影响相对较小;本文模型在进气畸变条件下的预测结果较为保守。

关键词：插板畸变稳定性模型数值模拟多级压气机

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粗糙度对多级压气机性能影响的数值模拟研究

推进技术 2019年第12期40卷 2723-2730页

作者：尚东然刘艳明北京理工大学宇航学院

为了研究粗糙度对多级压气机气动特性的影响,采用三维数值模拟软件CFX,对3.5级压气机进行了研究。结果表明,相比于端壁粗糙度,叶片表面粗糙度对压气机性能影响更大;不同转速下,叶片表面粗糙度的增大会造成压气机压比和效率的降低,并且... 详细信息

为了研究粗糙度对多级压气机气动特性的影响,采用三维数值模拟软件CFX,对3.5级压气机进行了研究。结果表明,相比于端壁粗糙度,叶片表面粗糙度对压气机性能影响更大;不同转速下,叶片表面粗糙度的增大会造成压气机压比和效率的降低,并且粗糙度增大越快,性能衰退也越快,其中设计转速下粗糙度对压气机的性能影响更大,当叶片表面粗糙度达到50μm时,峰值效率下降了5.25%,对应压比下降了1.33%。前面级叶片表面粗糙度加剧了后面级角区分离和尾迹损失,在压气机性能下降中所占比重更大;而最后一级粗糙度对分离区的影响很小,主要是增加了尾迹掺混造成的损失。单级粗糙度对压气机稳定工作区间影响很小,而全部级粗糙度增大了压气机的稳定工作区间,这是由于粗糙度造成的近失速点处的流量下降相比于堵塞流量的下降程度更大。

关键词：多级压气机壁面粗糙度角区分离尾迹掺混

一种基于全三维数值计算的多级轴流压气机喘振边界预测方法

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热能动力工程 2021年第9期36卷 18-24页

作者：邓庆锋张舟洪青松孙勇中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室-海洋工程燃气轮机实验室黑龙江哈尔滨150078

提出一种基于全三维数值计算的多级轴流压气机喘振边界预测方法。该方法采用了NUMECA和ANSYS/CFX两种不同的商业软件,在充分考虑压气机几何结构特征的基础上,根据压气机各级叶片排结构特点,建立了通用的压气机叶片排网格拓扑结构,并从... 详细信息

提出一种基于全三维数值计算的多级轴流压气机喘振边界预测方法。该方法采用了NUMECA和ANSYS/CFX两种不同的商业软件,在充分考虑压气机几何结构特征的基础上,根据压气机各级叶片排结构特点,建立了通用的压气机叶片排网格拓扑结构,并从各个方向对压气机叶片排网格节点进行控制来保证压气机叶片排各向网格节点一致。对不同负荷类型、不同结构型式的压气机特性进行了算例分析,并就流量、压比和效率等压气机特性参数进行对比研究。结果表明:该喘振边界预测方法对不同压气机具有较高的适用性,计算结果与试验结果也比较吻合。

关键词：多级压气机压气机特性性能预测喘振边界

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多级压气机非定常流场数值分析

工程热物理学报 2007年第z1期28卷 125-128页

作者：王掩刚刘波管继伟马昌友西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防重点实验室陕西西安710072

通过双时间步求解三维非定常N-S方程,获取多级压气机内部非定常流场细节,为深刻认识多级、逆压环境下叶轮机内部非定常流动特征,进而提高其性能提供有益参考,分析结果表明:动/静叶排相干对下游静子叶片表面压力分布影响随着半径增大而增... 详细信息

通过双时间步求解三维非定常N-S方程,获取多级压气机内部非定常流场细节,为深刻认识多级、逆压环境下叶轮机内部非定常流动特征,进而提高其性能提供有益参考,分析结果表明:动/静叶排相干对下游静子叶片表面压力分布影响随着半径增大而增大;当上游尾迹输运至下游叶片通道时,低能量气流团将会充分与主流掺混,可能导致损失增加,当上游尾迹区域输运至下游静子前缘时,对应的叶栅通道低马赫数区域相对较小;由于下游静子叶片的位势作用,其对上游转子叶片尾缘流动结构产生较大影响,随着流面半径增大,下游叶片对上游流场的位势作用愈明显,非定常分离流动形式差别愈大。

关键词：多级压气机非定常流动/静相干尾迹

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定制叶型在多级压气机中的应用研究

热能动力工程 2019年第1期34卷 27-33页

作者：王琦王廷朱晓明万新超中国船舶重工集团公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为验证某定制叶型在多级轴流压气机中的实际应用效果,采用该叶型对一台两级轴流压气机进行了叶片优化设计。三维数值模拟结果表明:采用此种定制叶型后,压气机的设计效率提高1.15%,设计点流量增加1.08 kg/s;同时,对优化后的压气机进行了... 详细信息

为验证某定制叶型在多级轴流压气机中的实际应用效果,采用该叶型对一台两级轴流压气机进行了叶片优化设计。三维数值模拟结果表明:采用此种定制叶型后,压气机的设计效率提高1.15%,设计点流量增加1.08 kg/s;同时,对优化后的压气机进行了性能试验,并采用激光多普勒相位测速(PDA)技术对第一级动叶前后的相对气流角沿径分布进行了测量,试验结果证明,优化后的压气机能够达到设计性能指标,并且沿径气流分布与设计情况吻合较好。

关键词：多级压气机定制叶型激光多普勒相位测速(PDA)技术

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最小喉道面积比对多级轴流压气机性能影响

推进技术 2015年第1期36卷 47-53页

作者：邓熙刘波李俊西北工业大学动力与能源学院/翼型叶栅国防科技重点实验室陕西西安710072

为了研究最小喉道面积比对多级轴流压气机性能的影响,开发了一套基元叶栅最小喉道面积比的计算程序。通过对基元叶栅进行最小喉道面积比计算,得到压气机叶片沿展向的最小喉道面积比分布,同时分析了转子和静子的最小喉道面积比分布规律... 详细信息

为了研究最小喉道面积比对多级轴流压气机性能的影响,开发了一套基元叶栅最小喉道面积比的计算程序。通过对基元叶栅进行最小喉道面积比计算,得到压气机叶片沿展向的最小喉道面积比分布,同时分析了转子和静子的最小喉道面积比分布规律。最后采用修改基元叶型的前段弯度比与最大厚度来改变基元叶栅的最小喉道面积比分布,分析了不同最小喉道面积比分布对多级轴流压气机性能的影响。结果表明,压气机的阻塞流量与最小喉道面积比成正相关,并且存在最佳前段弯度比使压气机设计点效率与压比达到最大,最大厚度变小能改善压气机整体性能。

关键词：喉道面积比多级压气机阻塞流量基元叶型弯度比最大厚度

采用排间界面静压约束伴随方法的多级压气机叶片优化

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航空动力学报 2015年第8期30卷 1869-1874页

作者：唐方明余佳李伟伟季路成中国航空工业集团公司中国航空动力机械研究所湖南株洲412002 北京理工大学宇航学院北京100081

为解决伴随优化应用在多级压气机中出现的优化工况点漂移问题,在前期薄层N-S方程伴随方法基础上,对目标函数——出口熵增不仅施以质量流量、总压比约束,还添加排间界面静压展向分布作为新的约束条件.以某5级压气机为对象,对其中第1级转... 详细信息

为解决伴随优化应用在多级压气机中出现的优化工况点漂移问题,在前期薄层N-S方程伴随方法基础上,对目标函数——出口熵增不仅施以质量流量、总压比约束,还添加排间界面静压展向分布作为新的约束条件.以某5级压气机为对象,对其中第1级转、静叶分别在首1.5级和全5级压气机环境下进行了优化.结果表明,施加排间界面静压展向分布约束能够显著解决优化工作点漂移问题,优化后5级压气机的效率提高0.4个百分点.

关键词：多级压气机伴随方法优化设计排间界面压强分布约束

耦合三维CFD的多级压气机气动扩稳预测模型研究

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推进技术 2023年第10期44卷 74-83页

作者：张韬陈伟杰乔渭阳赵鑫雨张扬军北京动力机械研究所北京100074 清华大学车辆与运载学院北京100084 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性... 详细信息

为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性预测模型进行耦合,建立了多级压气机气动扩稳数值模拟的预测模型,实现了对多级压气机喘振边界和扩稳效果的预测。应用发展的预测模型,对某三级轴流压气机在叶尖微射流作用下的喘振边界进行了预测分析,证明了本文预测模型的可靠性和有效性。预测结果表明,在压气机转子叶尖前缘的微射流,能够明显提高压气机的效率,并提高压气机级的稳定裕度。数值模拟结果同时揭示了多级压气机中不同级和不同位置扩稳对多级压气机喘振边界具有明显不同的影响,某型压气机第三级转子叶尖微射流扩稳设计能够有效提高压气机的稳定性。

关键词：多级压气机喘振边界单元体模型级特性气动扩稳

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多级压气机二维正问题性能评估

多级压气机二维正问题性能评估