变几何多级轴流压气机全工况性能预测模型

基于压气机级的综合特性曲线,采用逐级叠加法开发了静叶可调的变几何多级轴流压气机全工况性能预测模型。在计算中将低转速下不同的级特性曲线分别应用于压气机各级,建立每一级的性能计算模块;在合理假设的基础上,根据动叶速度三角形推导出压气机入口可调静叶(IGV)角度变化对压气机性能的影响;引入气体动力学函数和变比热计算公式,简化了计算,提高了模型精度。算例表明,本模型具有一定的适用性,基本上反映出压气机的全工况特性,较准确地体现了IGV调节对整台压气机性能的影响,为开发现代大型燃气轮机动态仿真模型提供较可靠的压气机性能计算数据。     

多级轴流压气机失速特性分析

为了对某九级低压压气机的低工况性能进行改进和优化,分析压气机在低工况下的特性是必要的。采用三维黏性数值模拟方法对非设计工况进行了计算,根据压气机在近失速状态下的级特性,详细分析了第一级、第二级和末级的流场特性。结果表明:第一级转子扩压负荷过大,顶部发生了突尖波失速,是造成压气机不稳定运行的主要原因,且使下游的进气条件变差,导致第二级叶片顶部发生流动分离;末级静子扩压负荷较大,静子通道涡造成的漩涡耗散损失使末级的绝热效率低下。     

增压级末级流路和末级静叶安装角优化设计

为了改善增压级流场特性、提升包括增压级在内的低压压气机部件的性能水平,本文开展了增压级末级流路和末级静叶安装角的优化设计。通过优化增压级末级动叶和静叶的进口马赫数,验证了末级流路大曲率变化特征对于叶片根部流场的影响;通过优化末级静叶的安装角,降低了内涵支板对上游流场的堵塞效应;在此基础上,实现了低压压气机部件性能水平的提升。三维数值求解结果表明,低压压气机部件设计工况的效率提升了0.30个百分点;末级静叶进口静压的最大值下降了约2 000 Pa,进口静压的周向不均匀性明显降低。本文的研究成果在大涵道比航空发动机压缩部件的气动设计中具有重要的工程应用价值。     

压气机级间喷水燃气轮机的实验研究

文中给出了在SIA－02燃机上进行压气机级间喷水的实验方案，并给出按等功率及等涡轮出口温度运行条件下，发动机各主要性能参数在不同工况下随喷水量的变化规律。依据实验，总结出压气机级间喷水对燃机性能影响的结论。     

压气机1.5跨音级内部流动分析

对某轴流式压气机1.5跨音级进行了CFD数值模拟,分析了激波的结构、形状以及激波位置随运行工况变化的规律.研究发现在近失速工况下,动叶通道中出现强激渡,同时在静叶吸力面出现大分离.在近堵塞工况下,静叶根部通道喉部产生了激波,导致流动堵塞,静叶尾缘吸力面出现很强的二次流,使得压气机近堵塞工况损失很大,效率很低.     

某轴流式压气机气动不稳定的相关积分分析

研究了某轴流式压气机节流试验中的气动不稳定问题。运用非线性的相关积分方法对压气机机匣壁面沿程静压信号进行了分析。结果表明,压气机静叶通道机匣壁面给定点静压信号的相关积分值随着发动机工作状态的不同有规律的发生变化,反映了对应位置的流动分离状况;压气机沿程各级静叶通道机匣壁面静压的相关积分值可以反映不同工况时压气机各级叶尖的流动匹配情况;压气机第一级静子机匣壁面静压信号的相关积分值可以反映中低转速工况下放气带开关状态对转子端壁流态的影响。研究还表明,压气机静子机匣壁面沿程静压信号的相关积分分析是进行压气机气动稳定性监控诊断的一种有效手段。     

小轴向间隙下直_弯静叶Clocking效应的实验研究

实验研究了采用直、弯静叶的某低速重复级压气机的Clocking效应在小轴向间隙下的变化情况,探讨了Clocking效应在小轴向间隙下影响压气机内部流动状况的机理.结果表明,当动、静叶间轴向间隙减小到原型间隙的67%时,压气机整体效率较原型有所提高,且采用正弯静叶时压气机效率提高的幅度要大于采用直静叶时.综合不同叶型和Clocking 效应带来的效率收益,在设计工况下最多提高1.8%～1.9%,最大流量工况下则可达到2.8%.设计工况下最高效率点发生在一级静叶尾迹与二级静叶尾迹相重合时,最低效率则对应于一级静叶尾迹位于二级静叶流道中央时.     

某燃气轮机低压压气机加级设计方法研究

以某燃气轮机低压8级压气机为母型,开展加零级改进设计。通过对母型机进行分析,合理地选取匹配点,对压气机零级进行了一维、二维气动设计,最后对零级压气机叶片进行三维造型。数值结果表明:新设计压气机在设计转速7 450 r/min下,流量为123 kg/s,总压比为6.125,等熵效率为88.3%,喘振裕度为32.8%,达到了设计指标;新设计零级与母型机流场匹配较好;通过对压气机变工况性能进行分析,各主要运行工况喘振裕度满足10%设计要求。     

压气机静叶可调对燃气轮机和联合循环变工况性能的影响

本文叙述了压气机采用可调静叶对单轴恒速燃气轮机变工况性能的影响。通过计算得到了燃气轮机变工况性能曲线,分析了不同的最大排气温度对静叶调节区的影响,以及在部分负荷下机组效率变化的影响。叙述了压气机静叶调节时对由单轴恒速燃气轮机组成的联合循环的影响,指出这时能改善部分负荷下的效率,因而得到了实际应用。     

柴油机电动压气机模拟分析

对某款4缸轻型柴油机电动压气机对发动机性能的影响进行仿真分析,研究电动压气机对发动机瞬态工况改善情况。匹配研究表明:电动压气机布置在压气机出口,与普通增压器串联,能够有效改善发动机某些工况的动力性和瞬态响应特性,发动机转速越低,改善效果越明显。转速为1300 r/min时,扭矩提升7.23%,定速加负荷工况的加速时间从16.7 s缩短至6.7 s,减少了60%;转速为1400 r/min时,扭矩提升6.52%,定速加负荷工况的加速时间从16.1 s缩短至7.1 s,减少了56%。     

基于F级燃机压气机的跨音级特性数值分析

以F级重型燃气轮机压气机的跨音级为研究对象,采用三维数值模拟方法计算了不同转速下压气机的性能曲线,并在设计转速下,对其内部流场进行了分析研究.研究结果表明:所使用的计算方法能够很好地计算出跨音级压气机全工况特性,并通过典型工况点的计算,研究了跨音级叶栅内部流动的特点,为跨音级的改进设计工作提供依据.     

封严篦齿对轴流压气机涡系结构与流动损失的影响

为了解决压气机级间泄漏与二次流流动问题,航空发动机轴流压气机静叶根部与转子之间通常采用篦齿进行封严。为研究封严篦齿泄漏流对压气机性能的影响,基于某轴流压气机建立了带封严篦齿真实结构的几何模型,采用三维数值模拟的方法,研究了篦齿泄漏流对某轴流压气机主流涡系结构和流动损失的影响,并探究了其影响机理。结果表明：封严篦齿泄漏流使压气机的压比和效率都有不同程度的下降;篦齿泄漏会增强上游转子叶根吸力面的尾缘角区涡和静子叶根吸力面的马蹄涡,并使设计工况的上游转子和静子的流动损失分别增大3.1%和13.1%;静子叶根后附面层低能流体被抽吸,改善了下游流场,使下游转子流动损失减小2.4%;在近喘振点,由于压气机内流场恶化严重,篦齿泄漏带来的流场变化并不显著,泄漏流对主流影响小。     

某压气机进口级流动损失及静叶流场分析

采用三维雷诺平均N-S方程求解方法,对某燃气轮机压气机进口级流动进行模拟,研究了峰值效率点及近失速点的性能及流动特性,探索叶片通道中引起高损失的原因,分析了静叶通道内复杂的流动结构及吸力面角区分离的产生机制。结果表明:当该压气机级向近失速工况推进时,静叶中的能量损失较导叶、动叶增长更快;静叶下端壁大范围低速流体是损失的主要来源;通道涡及泄漏涡是静叶通道内主要二次流,其共同作用造成大面积总压损失;近失速工况下沿流向和展向的逆压梯度增大且二次流增强,导致静叶吸力面下端壁角区分离现象的出现。     

6000千瓦燃气轮机压气机的喘振及其分析

本文详细介绍了一台6000千瓦燃气轮机的压气机布试车过程中发生提前喘振的现象,分析了发生提前喘振的原冈和解决提前喘振所作的一些努力。 本文讨论了有、无内环两种静叶栅流动的机理及其对单级和多级轴流压气机性能的影响。认为对于失速先发生在内径的级、静叶是直叶片的级以及压气机的后面的级,其静叶都应尽量避免采用内环。     

基于CFD的某型发动机风扇性能衰退研究

利用CFD技术建立了风扇"0级静子+1级转子+1级静子"计算模型,分析了对风扇一级叶片性能的影响因素,研究了风扇性能衰退的机理和规律。在此基础上建立了某型涡扇发动机部件级数学模型,分析了风扇性能衰退对发动机性能的影响,并通过与实际试车数据的对比,验证了模型的可靠性。为监控发动机的状态变化和提高发动机维护水平提供技术支持。     

基于基元叶栅法的轴流式压气机变工况性能计算模型

基于基元叶栅法,建立了轴流式压气机的变工况计算模型,并采用变比热公式计算空气的热力参数;绘制了压比、等熵效率、折合耗功率和折合出口总温的通用特性曲线;计算了压气机的运行工况线。在此基础上,确定了压气机的喘振边界线。定量计算了IGV对压气机通用特性曲线的影响。建模过程中,考虑了空气相对湿度对压气机通用特性曲线的影响。算例表明,该模型精度较高,能够对具有IGV的压气机进行变工况计算。本文所做工作为进一步研究压气机的变工况性能奠定了基础。     

多级轴流压气机级间参数测试的叶型受感部设计

针对某重型燃气轮机压气机的模化机级间测试需要,完成了压气机4级叶型受感部的设计,测点按流线布置在各级静叶前缘处,能够进行动叶出口的总压、总温测量,用于分析压气机的性能及内部流场特性。     

压气机对发动机性能影响的研究

随着汽车排放法规的日益严格,汽油机增压小型化是当前的发展趋势。我们基于某小排量三缸汽油机,对匹配不同压气机的发动机进行研究,从发动机动力性、经济性、排放三个方面对比分析。在压气机和发动机匹配方面,通过分析压气机和汽油机联合运行性能,主要包括喘振裕度、拥塞线、超速,结果表明Trim值小的压气机更有利于发动机的性能。     

某型多级轴流压气机三维CFD流场分析及气动优化

以某11级轴流压气机为研究对象,通过三维计算软件对某型压气机整机建模及流场进行了数值模拟,分别计算了设计工况、变工况及改变导叶安装角等工况的特性,得到了压气机流量－压比特性曲线、流量－效率特性曲线,与压气机的性能试验数据进行了对比,其误差在可允许范围内.同时对压气机的每一级的数据行了分析,总结了该压气机的气动设计规律.通过流场分析得到出口导叶的流场分布不合理的结论,并通过对其母型机的流场分析,提出了改进的方案.这些工作对压气机的设计开发提供了宝贵经验.     

M701F3燃气轮机压气机2级静叶环间隔板 磨损分析与处理

介绍了M701F3燃气轮机C级检修中发现压气机2级静叶环间隔板间隙超标的异常现象,对压气机2级静叶环间隔板间隙偏大问题进行原因分析和潜在风险分析。为防止发生恶性压气机损伤事故,增加了压气机揭缸检修,对压气机2级静叶环间隔板采取了针对性的焊接、销子加大等防脱落措施,消除了设备重大隐患,可为同类型燃气电厂借鉴。