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机匣处理对离心压气机激波与泄漏涡干涉的影响

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北京理工大学学报 2010年第5期30卷 521-526页

作者：胡良军杨策孙惠民张继忠北京理工大学机械与车辆学院北京100081 福特汽车公司美国密歇根州48124 中国北方发动机研究所山西大同037036

跨声速离心压气机间隙泄漏涡与激波相互干涉对压气机性能有重要影响.采用CFD方法对设计的跨声速离心压气机进行数值模拟,分析了激波与间隙泄漏涡的相互作用,研究了自循环机匣处理开缝位置对激波/间隙泄漏涡干涉的影响.结果表明:导风轮... 详细信息

跨声速离心压气机间隙泄漏涡与激波相互干涉对压气机性能有重要影响.采用CFD方法对设计的跨声速离心压气机进行数值模拟,分析了激波与间隙泄漏涡的相互作用,研究了自循环机匣处理开缝位置对激波/间隙泄漏涡干涉的影响.结果表明:导风轮叶尖泄漏涡与激波干涉是压气机失速的重要诱因;机匣处理开缝位于分流叶片附近可扩大堵塞流量,开缝位于主叶片前缘附近可改善小流量时压气机特性;较大气体回流量可增加叶轮进口轮缘附近气流的正预旋,降低叶轮进口相对马赫数,减弱流道激波和叶尖泄漏涡;流经机匣处理槽的气流量较小时,具有微喷气或吸气效应,能抑制间隙泄漏涡,推迟压气机失稳.

关键词：跨声速离心压气机间隙泄漏涡激波机匣处理

机匣处理作用下高负荷轴流压气机转/静子匹配设计研究

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推进技术 2019年第7期40卷 1505-1513页

作者：王维李轩卢金玲罗兴锜楚武利西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 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

为了探索机匣处理作用下转/静子的轴向匹配方法以进一步提高压气机级的失速裕度,研究了静子的叶型安装角及"弯"、"掠"规律对压气机性能的影响,针对机匣处理与优化静子的组合结构进行了非定常数值模拟,阐述了该结构的扩稳机理以及压气机... 详细信息

为了探索机匣处理作用下转/静子的轴向匹配方法以进一步提高压气机级的失速裕度,研究了静子的叶型安装角及"弯"、"掠"规律对压气机性能的影响,针对机匣处理与优化静子的组合结构进行了非定常数值模拟,阐述了该结构的扩稳机理以及压气机新的失速机制。研究结果表明,在机匣处理作用下,静子成为压气机失速的触发因素,通过对静子叶型安装角及"弯"、"掠"规律的优化均可进一步提高压气机级的失速裕度,其中改变静子"弯"型对压气机级失速裕度的改善最大。组合应用机匣处理与尖部反弯根部正弯静子后,压气机效率基本不变,失速裕度提升了80.2%,较单独使用机匣处理提升30.9%。在该组合结构作用下,压气机的失速由静子触发,静子叶根吸力面在激波作用下发生附面层分离,且与轮毂表面附面层相互作用形成角区涡,接近失速边界时,静子叶根形成"前缘溢流,尾缘反流"现象,造成静子通道的大范围堵塞,诱发压气机失速。压气机级的扩稳应充分考虑机匣处理的影响,对静子进行优化设计。

关键词：轴流压气机机匣处理转/静子匹配失速裕度静子“弯掠”

机匣处理改善某单级跨声轴流压气机性能的机理研究

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航空动力学报 2011年第9期26卷 2089-2094页

作者：杜辉滕金芳北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 上海交通大学航空航天学院上海200240

采用全三维数值方法研究了轴向倾斜缝机匣处理对某单级跨声轴流压气机性能的影响.数值结果表明:机匣处理不仅扩宽压气机稳定工作范围,而且还略微提高了单级跨声轴流压气机峰值效率.通过详细分析压气机转子内部流场,揭示了该机匣处理对... 详细信息

采用全三维数值方法研究了轴向倾斜缝机匣处理对某单级跨声轴流压气机性能的影响.数值结果表明:机匣处理不仅扩宽压气机稳定工作范围,而且还略微提高了单级跨声轴流压气机峰值效率.通过详细分析压气机转子内部流场,揭示了该机匣处理对该单级跨声轴流压气机性能及流场影响的机理,在倾斜缝中形成的回流作用下,使叶顶吸力面气流分离的起始位置向下游推移,并削弱了分离流与叶顶间隙泄漏流相互作用造成的恶劣影响,提高了叶顶通道的流通能力,进而推迟压气机失速的发生.

关键词：轴流压气机机匣处理压气机性能泄漏流流动机理

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机匣处理对跨声速离心压气机性能影响

推进技术 2017年第4期38卷 772-778页

作者：曹四中国航空动力机械研究所湖南株洲412002

为了探索自循环机匣处理对跨声速离心压气机影响,利用全三维数值模拟方法对应用自循环上游槽封闭机匣、自循环机匣处理和光滑壁面机匣结构三种情况下的跨声速离心叶轮进行了详细研究。对比结果表明:机匣处理抽吸槽结构本身对离心级的影... 详细信息

为了探索自循环机匣处理对跨声速离心压气机影响,利用全三维数值模拟方法对应用自循环上游槽封闭机匣、自循环机匣处理和光滑壁面机匣结构三种情况下的跨声速离心叶轮进行了详细研究。对比结果表明:机匣处理抽吸槽结构本身对离心级的影响很小;自循环机匣处理使得在近失速区域离心级压比和效率有所增加。通过详细的流场分析表明:机匣处理可以降低叶片尖部负荷;自循环机匣处理通过引走叶轮通道内气流并回流到上游,可以延缓叶轮进口攻角的变化和激波的推进,从而延缓离心叶轮的失速。

关键词：机匣处理自循环数值模拟离心压气机

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机匣处理对轴流压气机失速恢复性的影响

推进技术 2004年第3期25卷 215-218页

作者：吴艳辉楚武利刘志伟西北工业大学航空动力与热力工程系陕西西安710072

针对一种扩稳增效的新型处理机匣,实验研究了亚声速单级轴流压气机机匣处理前后的过失速性能的变化。借助于压缩系统的一维逐级可压流的数学模型,发展了一种可用于带机匣处理的压气机失速可恢复性预测程序。数值模拟的结果很好地展示了... 详细信息

针对一种扩稳增效的新型处理机匣,实验研究了亚声速单级轴流压气机机匣处理前后的过失速性能的变化。借助于压缩系统的一维逐级可压流的数学模型,发展了一种可用于带机匣处理的压气机失速可恢复性预测程序。数值模拟的结果很好地展示了机匣处理前后失速恢复性地变化,并解释了机匣处理后单级压气机失速恢复性改善的原因。

关键词：轴流式压缩机机匣处理失速特性数值仿真

低速轴流压气机周向单槽机匣处理扩稳实验研究

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航空学报 2015年第5期36卷 1422-1431页

作者：李继超刘乐杜娟王偲臣林峰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 中国科学院大学北京100190

周向槽机匣处理作为一种有效的扩稳措施得到了广泛应用,但是缺乏对其机理的深入理解和认识。为此,在一台低速单转子轴流压气机上考察了周向单槽机匣处理随轴向位置变化的扩稳效果。实验中获得了单槽不同轴向位置的扩稳规律,在该台压气... 详细信息

周向槽机匣处理作为一种有效的扩稳措施得到了广泛应用,但是缺乏对其机理的深入理解和认识。为此,在一台低速单转子轴流压气机上考察了周向单槽机匣处理随轴向位置变化的扩稳效果。实验中获得了单槽不同轴向位置的扩稳规律,在该台压气机上得出了扩稳效果最好的槽位于40%~60%轴向弦长,而当单槽位于27%轴向弦长附近时,其扩稳效果最差。在此基础上,选取了最优扩稳槽位和最差扩稳槽位进行详细的壁面非定常流场测量和尾迹测量,对比分析了光壁条件与各单槽处理机匣对叶顶间隙泄漏流和转子尾迹的影响。结果表明,采用扩稳效果最优槽位之后,周向单槽能推迟叶顶间隙泄漏流与主流交界面前移,以及减弱叶顶间隙泄漏流非定常性,且能明显增强尾迹区1BPF（叶片通过频率）的能量,同时减弱0.5BPF的能量,达到扩稳的目的。而对于扩稳效果最差槽位而言,叶顶间隙泄漏流与主流交界面直到失速前也无法跨过单槽从叶片前缘溢出,周向单槽改变了叶顶间隙内部诱发突尖失速先兆的扰动传播方式;另外,其对转子尾迹区0.5BPF和1BPF的影响也比较小,从而使得其扩稳效果减弱。

关键词：压气机周向单槽机匣处理尾迹失速裕度改善

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组合型机匣处理提高轴流压气机稳定性的机理

航空动力学报 2015年第1期30卷 228-236页

作者：张皓光王云鹏吴俊楚武利吴艳辉西北工业大学动力与能源学院西安710072 先进航空发动机协同创新中心北京100191

用全通道非定常计算方法研究了轴向倾斜缝、自适应机匣处理及两者形成的组合型机匣处理对亚声速轴流式转子稳定工作范围的影响,结果表明:轴向倾斜缝、自适应机匣处理及组合型机匣处理取得的综合裕度改进量分别为12.86%,16.47%及22.72%,... 详细信息

用全通道非定常计算方法研究了轴向倾斜缝、自适应机匣处理及两者形成的组合型机匣处理对亚声速轴流式转子稳定工作范围的影响,结果表明:轴向倾斜缝、自适应机匣处理及组合型机匣处理取得的综合裕度改进量分别为12.86%,16.47%及22.72%,其中组合型机匣处理扩稳效果最强,自适应机匣处理次之.通过详细地分析压气机内部流场表明,组合型机匣处理削弱了叶片吸力面气流分离带来的不良影响.从喷气装置流出的高速气流抑制了叶顶间隙泄漏流从相邻叶片叶顶前缘溢出的现象,部分叶片通道受到轴向倾斜缝的作用,泄漏流线被抽吸入缝中,也能抑制前缘溢流的产生.

关键词：组合机匣处理压气机稳定性前缘溢流

缝式机匣处理对跨声速轴流压气机叶尖流场结构的非定常影响

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西安交通大学学报 2021年第11期55卷 25-33页

作者：迟志东楚武利张耀峰杨吉博张皓光西北工业大学动力与能源学院西安710129

为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落... 详细信息

为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落是叶顶流场非定常波动的主要诱因。在机匣处理作用下,间隙泄漏流获得有效激励,同时脱体激波后移,二者共同作用使泄漏涡破碎得到抑制,此时机匣处理的激励频率主导了叶顶流动的非定常特性。叶顶流场涡结构分析表明,间隙泄漏涡和角区涡的交互作用在不同流量工况呈现明显差异。在大流量工况,间隙泄漏涡和角区涡的相互作用较弱,流场中存在较为独立的双涡结构,而在小流量工况,间隙泄漏涡和角区涡相互作用变强,流场中出现强烈的交互涡结构变化。

关键词：跨声速轴流压气机机匣处理间隙泄漏涡角区涡非定常流动

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三级轴流压气机复合沟槽式机匣处理扩稳研究

工程热物理学报 2023年第10期44卷 2673-2684页

作者：张夏雯花雨李聪琚亚平张楚华西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015

机匣处理作为现代高负荷压气机解决裕度不足问题的重要手段,对保障燃机运行安全性及装置技术先进性具有重要影响。本文针对多级高速轴流压气机易出现低转速下裕度不足的问题,对某3.5级高速轴流压气机在新型复合沟槽式机匣处理下70%~100... 详细信息

机匣处理作为现代高负荷压气机解决裕度不足问题的重要手段,对保障燃机运行安全性及装置技术先进性具有重要影响。本文针对多级高速轴流压气机易出现低转速下裕度不足的问题,对某3.5级高速轴流压气机在新型复合沟槽式机匣处理下70%~100%设计转速范围内的四种转速进行了全三维定常数值模拟,结合低转速下光壁机匣的失稳特性重点分析了复合沟槽式机匣处理的扩稳流动机理。结果表明:复合沟槽式机匣处理显著提高了80%设计转速下的失速裕度,裕度提高了13.73%。扩稳机理为:后段槽内泄漏间歇性降低叶尖两侧压差,削弱叶顶间隙泄漏射流强度;叶顶间隙泄漏流、叶尖前缘泄漏涡以及叶片表面附面层被抽吸进入后段槽阻断旋绕从而抑制泄漏涡的形成;前段槽回流在一定范围内降低了第一级动叶进气冲角。研究工作对提高压气机性能调节技术水平具有重要指导价值。

关键词：多级高速轴流压气机机匣处理扩稳调节数值模拟