畸变强度对压气机气动性能影响研究

以Stage 35为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX开展进气总压畸变对压气机性能影响的数值模拟研究。在70%叶高处安装插板式畸变模拟器,改变插板位置,得到3种不同畸变度的进气总压畸变。计算结果表明:当插板与动叶的距离分别为42,32和22 cm时,压气机压比分别下降了3.45%、3.66%和4.51%;效率则依次降低了5.10%、5.12%和6.95%;稳定裕度降低了25%、26.11%和26.62%。总压畸变会显著影响压气机内部流动,改变动叶进气角,导致动叶尾缘分离区域增大,尾迹损失增大;进口总压畸变度越大,压气机总压比下降越多,整机绝热效率越低,稳定工作裕度越小。     

双离心压气机共用单一进气歧管致进口流场畸变的仿真分析

针对V型发动机的共用单一管路对置离心压气机进口流场畸变特性进行了研究,通过台架试验测试了初始压气机性能,完成了仿真模型的标定。在此基础上分析了压气机进口流场的变化特征,分析结果表明:共用单一管路对压气机特性影响明显,造成了两侧压气机堵塞流量的降低,在大流量工况区域效率明显下降,右侧压气机恶化程度要明显高于左侧。原因在于受安装位置空间限制,喉口处畸变扩展与进口周向畸变叠加效应使得右侧压气机在周向和叶高方向的畸变程度均高于左侧压气机。进口的畸变效应会一直持续至压气机叶轮内部,使压气机性能变差。     

周向畸变条件下叶顶喷气对压气机失速特性的影响

在低速单转子轴流压气机实验台上对周向畸变条件下叶顶喷气进行了实验研究,通过时域分析和一维连续小波方法分析了压气机失速先兆在周向、径向分布规律及失速先兆尺度变化情况.测量结果表明,均匀进气和25％畸变条件下施加3种喷气时,转子出口失速先兆都在叶顶位置产生,50％和75％畸变条件下施加喷气量为0.29％和0.41％主流质量...     

离心压气机弯管进口畸变非定常特性

采用数值模拟计算的方法研究了90°弯管对涡轮增压器装配的离心压气机进口流场产生的畸变,比较了两种不同轴向位置弯管所致的进口畸变对压气机性能的影响,并对压气机内部的三维非定常流动进行了频域分析.结果表明,弯管畸变对离心压气机性能的恶化程度与弯管所在位置有关,距离叶轮进口较远的弯管影响较大.畸变引起压气机性能在大流量时有明显降低,在小流量时性能恶化程度较小.弯管畸变导致叶轮进口前的压力脉动增强,大流量时改变了叶轮流道上游和叶顶间隙内的压力频谱结构,显著提高了转子基频的扰动强度.同时畸变也造成了叶片振动和蜗壳舌部噪声的恶化,在小流量工况下的作用更加明显.     

进气畸变度及分布形式对跨音速轴流压气机工作特性的影响

为了研究进气畸变对压气机的工作特性以及稳定性的影响,以NASA Stage35型跨音速轴流压气机为研究对象,采用全通道计算模型对不同畸变程度和不同畸变分布形式条件下压气机的工作特性及内部流场变化规律进行数值模拟研究。结果表明:随着进气畸变度的不断增加,压气机的峰值效率逐渐下降,由畸变所引起的总压损失在压气机内部流道中逐渐扩大;在保持畸变度和畸变区域总面积不变的条件下,畸变区的分散程度对压气机在峰值效率点附近的工作特性影响较小,但随着畸变分布区分散程度的逐渐增加,压气机的稳定裕度有所提高,压气机内部流道中的总压损失和熵增也有所降低。     

轴流压气机非轴对称轮毂造型对间隙流控制研究

对带静子间隙的单级轴流压气机进行了全三维数值模拟,流场分析表明静子间隙泄漏流在通道端壁区引起较大的流动分离。为控制流动损失,对静子轮毂进行了非轴对称造型,造型后的压气机总性能得到改善。流场分析表明:非轴对称端壁造型改变了壁面静压分布,改善了间隙泄漏流在通道内的流动结构,消除了通道出口处的回流损失区,使压气机总压比增加,等熵效率提高0.9%。     

压气机叶栅中不同安装角肋式涡流发生器的数值研究

为了研究肋式涡流发生器对压气机叶栅角区分离流动的控制效果,本文采用数值方法,对不同安装角度的涡流发生器方案进行了详细的研究。研究结果表明:肋式涡流发生器根部与顶部会产生两个流向涡,安装角不同时顶部流向涡会明显变换旋向,从而导致其与角区分离流的相互作用过程出现较大的不同。负安装角的涡流发生器对角区流动的作用优于正安装角方案,能较为明显地减小角区低能流体的堆积,但研究结果也表明,需合理选择负安装角,当涡流发生器与来流夹角较小时,涡流发生器产生的流向涡强度较低,无法与吸力面/端壁处的低能流体进行有效掺混,而当角度过大时流向涡强度迅速增强,与分离涡的作用方式发生较大变化,下端壁处损失剧增。     

动叶正弯对压气机性能影响的数值研究

对某多级高亚音轴流压气机的第七级动叶叶片进行了正弯设计的参数研究,得到了适用于所研究压气机的弯动叶气动性能变化规律,数值研究结果表明:对于正弯叶片,弯角和弯高存在一个最佳数值.动叶正弯改善了压气机级的气动性能,提高了整级的效率和压比.     

叶顶间隙对压气机气动性能影响的数值研究

叶顶间隙影响着轴流式压气机性能的提高,通过三维定常数值模拟计算研究了压气机动叶顶部间隙尺寸对其总体性能、间隙流场参数以及流场损失分布的影响。研究发现:间隙尺寸增大对压气机总体性能影响显著,间隙尺寸的增大改变了动叶叶栅通道上部的流场结构,并影响该区域熵增分布,随着间隙增大该区域熵增变大,间隙较大时,该区域熵增速度加快,同时间隙尺寸的增大导致下一排静叶的进气条件恶化,使得压气机整级做功能力下降。所得结论可为压气机叶顶间隙高度控制提供理论参考。     

轴流压气机可调进口导叶叶顶间隙的数值仿真

为了研究分布式能源燃气轮机可调进口导叶的叶顶间隙,以某型燃气轮机跨音速级的轴流压气机为 研究对象,采用NUMECA软件对可调进口导叶的不同叶顶间隙方案进行了数值模拟,分析了可调进口导叶叶 顶间隙的仿真方法,以及对压气机跨音速级性能的影响。结果表明:若忽略可调进口导叶的部分间隙,将减 小压气机的堵塞流量,增大高负荷工况的效率;部分间隙的泄漏流增加了可调进口导叶叶顶区域的总压损 失,增大了下游动叶的人口冲角,并改变了近堵塞工况时下游动叶内的激波结构。建议在三维仿真时,不可 忽略可调进口导叶的部分间隙结构     

非轴对称进气对燃气轮机压气机性能的影响

为了探索非轴对称进气对轴流压气机运行稳定性的影响,采用数值模拟与实验验证相结合的方式,对周向进气周向畸变、径向畸变对压气机稳定的影响进行了分析和比较;并对畸变与流动失稳的关联及诱发失稳的物理机制进行了研究;为提高压气机抗畸变的能力,在叶顶实施了微喷气措施,取得了明显的拓稳效果.     

进气畸变对回流燃烧室性能的影响研究

针对燃气轮机实际运行过程中不同火焰筒之间的空气流量畸变问题,以回流燃烧室为研究对象,开展三维数值模拟,分析进气流量改变对燃烧室多物理场分布特征和燃烧室性能的影响。结果表明：进气流量偏离理想设计对燃烧室回流区结构、温度场、总压恢复系数和燃烧效率等参数产生不利影响,而对燃烧室空气流量分配比例、主燃孔和掺混孔射流深度等参数的影响不明显;随着进气流量的减小,燃烧火焰拉长,燃烧室出口温度均匀性变差,燃烧效率急剧降低。     

给定通流部分形状时多级轴流压气机效率优化

用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究。导出了多级轴流压气机特性关系，建立了在给定通流部分形状时最优化设计的数学模型，得到了解析关系，并以某三级压气机为例进行了数值计算，所得结论具有一定的普适性，对多级轴流压气机的初步设计有一定的指导作用。     

Calibration of S-duct Swirl Distortion Based on Vortex Identification Methods

The S-shape inlet has been widely used in advanced military aircraft due to their advantage of reducing radar signature.However,the curvature of the inlet usually causes different kinds of intake distortion at the aerodynamic interface plane(AIP).Among them,the swirl distortion has been seriously concerned because of its great impact on the performance and stability of aero-engines.There is still no universal criterion for assessing the stability of compressors in the condition of strong swirl distortion.As an approach of assessing the swirl intensity and pattern,vortex identification method may be used as an auxiliary method for stability analysis.In this paper,numerical and experimental investigations on different S-ducts were carried out.The axial vorticity component and g criterion were used to analyze the quantitative correlation between geometry and swirl intensity.It was found that there is a relatively strong correlation between the geometry,the axial vorticity component and the Q criterion.The present investigation may provide a quick reconstruction method to model the effect of S-ducts for compressor stability prediction.     

低工况下轴流压气机可转导叶调节规律研究

以某型两级跨音速轴流压气机为研究对象,采用实验及数值模拟方法,针对非设计转速下可转导叶调节角度对压气机工作稳定性的作用规律展开研究。首先,通过与实验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,对三种不同调节角度下的压气机稳定工作裕度及内部流动机理进行了深入分析。结果表明:随着安装角由正到负调节,效率-流量曲线总体向左移动,压比-流量曲线向左下方移动,当可转导叶调节角度为-8°时,压气机喘振裕度由0°时的7.71%增加到8.24%。     

船用直喷式柴油机的可控进气涡流技术

通过对直喷式柴油机进气系统的理论分析和试验研究表明,双进气道的设计目的是达到较高的流通能力和适度的进气涡流,而阀板控制着进气涡流的强度,兼顾在高低转速下进气涡流和燃油喷雾的最佳化调整, 起到了控制排放和降低油耗的作用。可控进气涡流系统可综合改善柴油机高、低负荷性能,在实际使用时还应考虑在系统上的配置。才能减少氮氧化物排放和降低燃烧噪声。     

轴流式压气机进口导叶滞后角的计算

根据一系列平面叶栅风洞试验的结果,确定了轴流式压气机中可转导叶和可变尾缘导叶的气动特性,从而总结出它们的滞后角按卡特公式计算时适用的范围和必须进行的修正。