间隙大小对压气机转子间隙泄漏流场的影响

针对叶尖率先出现失速信号的一亚音速轴流压气机转子,采用全三维数值模拟方法分析了3种顶部间隙情况下泄漏流动特点,以及它对转子气动性能的影响。数值模拟结果表明,不同间隙情况下泄漏涡的运行特性与压气机的性能和稳定性密切相关。3种间隙情况下,泄漏涡在近失速工况下均发生了破碎。涡破碎造成泄漏涡体积突然膨胀,从而使堆积在机匣壁上的低能流体迅速扩散,对来流产生了很大的阻塞效应。在下游工况相同的条件下,大间隙时最先发生了泄漏涡破碎,说明泄漏涡初始形成时的强度越强,越容易出现涡破碎。     

叶表和端壁抽吸对跨音速压气机稳定性影响对比分析

以NASA Rotor35为研究对象,应用数值模拟手段深入分析了叶表和端壁不同位置抽吸对该压气机稳定性的影响效应。研究结果表明:叶表抽吸虽然使得压气机压比和效率有所升高,但使叶顶前缘脱体激波和间隙泄漏流强度的增加,导致两者相互作用引起的低能堵塞团尺度过早增长,压气机提前进入失速;端壁抽吸改善了转子顶部前缘激波结构,削弱了叶顶低能阻塞团中的高熵流体,改善了叶顶区域的流动,实现了压气机的扩稳效果,但对压气机压比和效率性能改善不明显。     

压力面小翼对高负荷轴流压气机性能的影响

为探究在小尺寸高负荷轴流压气机转子中压力面小翼对气体流动的作用规律,采用经过验证的数值方法,探讨了压力面小翼对某一高负荷压气机转子的性能影响。结果表明,压力面小翼将原型压气机转子的稳定工作裕度提升了6.19%,可以显著降低叶尖泄漏流动的强度,减少二次泄漏的发生,但同时降低了叶尖区域的做功能力,降低了叶尖泄漏流动与尾缘分离流动的动量比,尾缘分离流动强度上升,压气机的总损失增加。在需求更低稳定作用流量的应用场景中,压力面小翼是可以采用的被动控制手段。     

氦压气机转子叶顶间隙结构研究

为了解决高负荷设计方法导致高负荷氦气压气机叶顶泄漏问题,本文采用数值模拟的方法,对氦压气机转子叶顶间隙泄漏涡形成机理、转子上端壁间隙结构控制机理及其对叶顶间隙泄漏涡的控制作用进行了研究。结果表明:氦压气机转子叶顶前缘单侧槽对叶顶间隙泄漏损失的控制效果最为明显;槽的坡度为30°时,氦压气机转子的性能改善幅度最大;叶顶间隙越大,叶顶前缘单侧槽的有效性越强,当叶顶间隙为1 mm时,能够使压气机转子的绝热效率提高0. 15%。该研究能有效控制叶顶间隙泄漏损失,提高压气机设计点性能。     

进口总压畸变对亚声速轴流压气机流场影响数值研究

文章采用全三维定常、非定常数值模拟,计算3种不同周向总压畸变:1×120°、2×60°以反5×24°周向总压畸变对某亚声速轴流压气机总性能影响,并详细分析了总压畸变对压气机内部转子流场的影响.数值模拟结果揭示了;周向总压畸变对该压气机转子总性能影响不大,而对它的失速裕度影响较大;1×120°周向总压畸变,失速裕度损失最大,约有7%的裕度损失.2×60°以及5×24°周向总压畸变,裕度损失分别为3%和1.5%;畸变区与非畸变区边界上有明显的周向流动,且流动方向为从非畸变区指向畸变区内,当叶片进入畸变区时,叶片载荷减小,当离开畸变区时,叶片载荷增大;进口周向总压畸变使得堵塞流量减小,同时引起出口总温总压畸变.     

轴流压气机转子性能及间隙流动研究

以一轴流压气机孤立转子实验台为研究对象，对其内部流动进行了全三维的数值模拟。数值计算结果与实验测量结果对比分析表明，程序很好地预测出了孤立转子的总性能和基元性能。以此为基础进一步数值研究了间隙大小的变化对该实验台间隙流动的影响。结果表明，间隙的大小对动叶顶部区域的流动特性，包括间隙流动的发展形式、泄漏涡的强度、间隙流动造成的损失分布等，产生了很大的影响。     

静叶部分间隙对压气机低工况稳定性影响

为了解决角区失速造成能量损失并影响压气机稳定性问题,本文采用数值模拟的方法对某1.5级压气机进行数值计算.通过对不同部分间隙方案的定常变转速特性计算,对其静叶低工况失稳机理、部分间隙对角区流场的改善机理进行研究.结果表明:静叶部分间隙能够有效地拓宽压气机低工况裕度.中间间隙的效果最好,裕度从25％提升为31％,同时对最...     

带周向槽机匣处理的轴流压气机叶顶流场数值研究

周向槽机匣处理是提高压气机稳定工作裕度的有效措施之一,采用数值模拟方法研究了 周向槽机匣处理对轴流压气机性能的影响.数值计算所获得总性能与试验结果符合良好.通 过详细地分析周向槽机匣处理对压气机顶部区域流场结构的影响,揭示了周向槽机匣处理对压气机性能及流场影响的流动机理.     

轴流压气机前置扰流器结构参数的实验研究

实验研究了不同几何配置的前置扰流器对单级轴流压气机转子性能的影响，特别是各主要结构参数对压气机稳定工作裕度及效率的影响；分析了空气分流器式前置扰流器扩大轴流压气机稳定工作范围的机理。结果表明空气分流器式前置扰流器可以有效地扩大压气机的稳定工作范围，在几何参数优化配置的条件下，流量裕度改进30％以上，综合裕度改进50％以上，而峰值效率可基本维持不变。     

周向抽吸槽位置对跨声速压气机转子气动性能的影响

为了探究机匣周向抽吸槽位置对跨声速压气机转子气动性能的影响,利用数值仿真方法对其进行了研究。在抽吸流量为原型跨声速压气机转子近失速工况主流流量的1%时,对转子压气机原型与加入四种不同位置机匣槽抽吸处理的改型做流动特性的对比分析,结果表明:机匣周向槽抽吸槽可以改善激波结构,削弱甚至消除叶顶侧的低能流体积聚,使上端壁附近的流动更为顺畅。作用在低能流体中心位置的机匣抽吸槽对流动的改善效果更好,效率提高2.7%。     

亚声速压气机转子失速先兆诱发机制的非定常机理分析

针对某亚声速轴流压气机转子,采用多通道全三维数值模拟方法对其预失速性能(即失速起始过程)进行了时间精确的数值模拟.对计算结果进行分析表明,环面高压斑的传播速度及其影响范围与已有的试验测量结果取得了很好的一致性,因此数值模拟合理地揭示出了突尖波产生的流体动力学机制.叶尖分离涡的形成及其在不同通道的传播是流动失稳过程中叶尖...     

轴流压气机周向槽扩稳机理的有效利用

利用NUMECA软件数值模拟了某单级亚音轴流压气机在不同转速下的工作,在验证了数值模型的可靠性后,对压气机进行了多种周向槽结构的数值模拟。结果表明,周向槽扩稳的有效性并不单纯依赖于机匣的处理面积和槽深,而是更取决于有效的处理位置。当处理位置合适时可以以较少的槽数和较小的槽深达到较佳的处理效果。最佳槽深的设计应与失速类型以及压气机的类型紧密相关。对亚音压气机其槽深应根据扩稳要求和压气机的性能要求来设计,一定的槽深是一定的扩稳效果的前提。     

双级对转压气机流场分析研究

以设计的某对转压气机级为研究对象,应用F INE/TURBO和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。     

梯状尖部间隙机匣处理对轴流压气机性能影响的实验研究

设计了3组共7种叶尖梯状间隙的机匣处理结构，并在某亚音速单级轴流压气机孤立转子上进行了实验研究，比较分析了不同机匣结构对其性能和稳定性的影响。结果 表明：(1)通过对3种径向间隙(0．517％h、0．655％h和0．741％h)的实验结果对比，发现随着径向间隙增加压气机性能和稳定性均下降；(2)在小间隙(0．517％h)水平下，叶尖梯状间隙机匣处理不但可以改善压气机的稳态性能和工作稳定性，还可以改善压气机的失速性能，而且梯状间隙的轴向尺寸对改善压气机性能和稳定性有较大影响；(3)改变梯状间隙的径向深度对压气机性能和稳定性的影响相对较小。     

Steady air injection flow control for increasing the surge margin of radial flow compressor

Steady air injection upstream of the leading edge was used to increase the surge margin of a centrifugal compressor.To reveal the mechanism,steady numerical simulations were performed on a high pressure ratio centrifugal compressor rotor operated with a rotor tip speed of 586 m/s.Eight different injection yaw angle with four different injection mass flow was performed to determine the configuration that provide the best results for the compression system studied in this work.The injection angle,α,was fifteen degree and the injectors were placed at short distance(ten percent of the inlet tip radius upstream of the compressor face) to achieve maximum control over the leading edge flow by varying individual injection parameters.The results show that at design speed(n=50 000 r/min) with injection flow rate more than 2% of the main flow rate and yaw angle between 20° and 30°,the mass flow rate at stall decreases for approximately 8%.But with higher injection rate,other compressor parameters were affected such as compressor efficiency and compressor total pressure ratio.     

轴流泵压缩机端壁区流场数值及实验研究综述

本文作者对轴流式压缩机叶轮端壁区流场数值模拟与实验测试的研究进展的综述,提出轴流泵端壁区复杂流动研究的必要性和重要意义。总结了粘性流动的处理方式以及求解不可压湍流流动的方法。并对轴流泵/压缩机端壁区流动的研究方向与研究手段进行了展望。     

轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算

本文作者采用通用流场分析软件FLUENT,基于N-S方程,选用RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对轴流泵叶轮内部(及端壁间隙)流动进行了三维粘性数值计算.通过实验验证,表明数值计算结果和实测数据吻合较好.详细分析了叶顶附近流场形态以及叶轮出口轴向、周向速度分布,进行了性能预估.并给出了实验装置图.