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轴流压气机转子叶顶流场对微喷气的响应机制研究

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推进技术 2017年第10期38卷 2271-2279页

作者：吴艳辉杨国伟陈智洋王博安光耀西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 先进航空发动机协同创新中心北京100191

为了揭示叶顶流场对微喷气的响应机制,深入探究微喷气扩稳机理,以高负荷轴流压气机转子为研究对象,通过求解三维雷诺时均N-S方程对其进行了5通道高精度非定常数值研究。借助时间精确的数值模拟,获得了实壁和喷气工况下压气机转子的基元... 详细信息

为了揭示叶顶流场对微喷气的响应机制,深入探究微喷气扩稳机理,以高负荷轴流压气机转子为研究对象,通过求解三维雷诺时均N-S方程对其进行了5通道高精度非定常数值研究。借助时间精确的数值模拟,获得了实壁和喷气工况下压气机转子的基元级性能、总性能和叶顶流场非定常特征。研究发现,在相同流量水平下,较之实壁工况,微喷气可以显著改变叶顶流场非定常特征的时空分布,削弱叶顶流场的自激振荡幅值。微喷气通过改变叶顶瞬态攻角对流场施加影响,叶栅掠过喷嘴过程中,正对喷嘴部位的攻角会发生突降,流场扩压程度和阻塞水平关于攻角突变的响应呈现出强烈的时滞性和非线性,攻角突降所诱导出的低阻塞水平在时域内持续时间约为低攻角水平持续时间的3倍。微喷气能够提高叶栅的承载能力,增强其对时均攻角的耐受力,拓宽流量裕度,增大吸力面分离在诱发流动失稳过程中的贡献比例。

关键词：微喷气轴流压气机非定常响应稳定性瞬态攻角叶顶

叶顶微喷气提高旋转畸变条件下低速轴流压气机失稳裕度的机理分析

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航空动力学报 2010年第1期25卷 67-71页

作者：张靖煊罗玛聂超群林峰陈静宜北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团公司中国航空动力机械研究所株洲412002 中国科学院工程热物理研究所北京100190

对旋转畸变条件下轴流压气机的失稳特性进行了实验研究,结果表明,畸变影响区内叶顶泄漏流的前缘溢出造成了旋转失速的提前发生,缩减了压气机的失稳裕度.叶顶微喷气方法有效地提高了旋转畸变条件下轴流压气机的失稳裕度,其原因在于,实施... 详细信息

对旋转畸变条件下轴流压气机的失稳特性进行了实验研究,结果表明,畸变影响区内叶顶泄漏流的前缘溢出造成了旋转失速的提前发生,缩减了压气机的失稳裕度.叶顶微喷气方法有效地提高了旋转畸变条件下轴流压气机的失稳裕度,其原因在于,实施叶顶微喷气后,临近失速时,压气机顶部畸变区诱发的分离团受到抑制,减少了其诱发旋转失速的可能性,从而实现扩稳目的.

关键词：旋转畸变旋转失速微喷气

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超紧凑S形进气道微喷气控制策略研究

燃气轮机技术 2013年第3期26卷 21-27页

作者：黄恩亮康剑雄王沛卢新根朱俊强中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

本文以M2129进气道为研究对象,设计了7种不同微喷气控制方法,通过分析轴对称面轴向速度云图、出口截面总压恢复系数云图、二维速度流线图及总压恢复系数值的变化,研究了喷气位置、喷气角度、喷气量和喷气孔数等因素对S形进气道流场及性... 详细信息

本文以M2129进气道为研究对象,设计了7种不同微喷气控制方法,通过分析轴对称面轴向速度云图、出口截面总压恢复系数云图、二维速度流线图及总压恢复系数值的变化,研究了喷气位置、喷气角度、喷气量和喷气孔数等因素对S形进气道流场及性能的影响。结果表明:喷气位置对于减小进气道的分离、总压损失和畸变起决定性作用;喷气角度和喷气量与喷气位置的耦合作用才会对微喷气控制效果产生明显的影响;而喷气孔孔数在一定范围内也影响进气道的性能。

关键词： S形进气道微喷气边界层分离

压气机叶顶泄漏流动的控制策略及其扩稳机理研究

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压气机叶顶泄漏流动的控制策略及其扩稳机理研究

作者：王沛中国科学院研究生院（工程热物理研究所）

学位级别：硕士

压缩系统中的以旋转失速和喘振为代表的流动失稳现象一直是困扰叶片式叶轮机械设计的难题。对流动失稳的机理进行研究，并实现有效的控制，对于提高压气机的性能和可靠性具有重要意义。以往的研究表明，旋转失速一般经由两种典型的失速... 详细信息

压缩系统中的以旋转失速和喘振为代表的流动失稳现象一直是困扰叶片式叶轮机械设计的难题。对流动失稳的机理进行研究，并实现有效的控制，对于提高压气机的性能和可靠性具有重要意义。以往的研究表明，旋转失速一般经由两种典型的失速先兆产生(模态波型和尖脉冲型)，而失速先兆与叶顶区域的泄漏流动直接关联。本文研究工作的目的是，从改善叶顶区域泄漏流动的角度出发，研究轴流压气机的扩稳方法及其扩稳机理。本文拟采用定常方法和非定常方法相结合的方式，对不同流量工况下叶顶区域的流场特征进行考查，以更深入的认识旋转失速的触发机制。并基于此，分析两种有效的失稳控制策略——周向槽处理机匣和微量喷气提高压气机稳定工作范围的机理，考察了实施控制策略后，叶顶区域流场，尤其是泄漏流动的改善效果。论文内容安排如下：首先，对带实壁机匣的单转子压气机进行了单通道定常和非定常数值模拟，详细的分析了不同流量工况下动叶顶部泄漏流的特性以及损失和堵塞的变化，通过流动失稳触发过程中叶片通道内泄漏流的演化，探讨了泄漏流与流动失稳关联的物理机理。其次，对带具有不同槽数和开槽位置的周向槽处理机匣的单转子压气机内部流场进行了数值模拟，研究了不同的周向槽处理机匣结构对叶顶泄漏流动、压气机总体性能和失速裕度的影响，深入分析了周向槽处理机匣内流动与转子叶顶流场之间的相互作用机制，对比分析了处理机匣引入前后压气机叶顶流场结构的变化特征，解释了这类周向槽处理机匣结构实施后提高压气机稳定工作范围的原因。最后，就叶顶微喷气扩稳的实验结果，采用全三维非定常数值模拟技术对喷嘴与叶片通道之间的气动耦合下的流动特征进行了分析，通过对比研究了微喷气引入前后叶顶流场结构的变化，就稳态微量喷气提高压气机稳定工作范围的机理进行探讨，为下一步进行微喷气拓宽压气机稳定性途径的实际方案设计提供了认识方面的支撑。

关键词：叶顶间隙流失速裕度周向槽处理机匣微喷气轴流压气机