基于试验数据的轴流压气机喘振边界经验预估方法

从压气机特性计算统计法的基本思想出发,对多台轴流压气机喘振试验数据进行了整理分析,总结了同类型压气机喘振边界上参数变化的一般规律,在此基础上,将压气机设计转速下的喘振参数与其非设计转速下的喘振参数进行相互关联,提出了一种基于试验数据的轴流压气机喘振边界经验预估方法.通过与试验结果的详细对比.表明本文所建立的经验方法能够...     

跨声速轴流压气机非设计点特性计算

基于公开发表的研究成果,发展了一种适用于跨声速轴流压气机的损失和落后角模型,采用流线曲率法对某单级跨声速轴流压气机进行了数值模拟,得到了展向参数分布和全工况下的性能曲线。通过与实验值的比较,验证了该方法和模型在跨声速轴流压气机非设计点性能预测中的有效性。     

多级轴流压气机一维性能预测程序开发及应用

为了实现对轴流压气机气动性能的准确预测,基于平均流线法建立了多级轴流压气机一维气动性能预测方法,编制了相应的Matlab程序,该方法允许针对不同类型压气机选择适用的经验模型。通过计算得到了某四级亚音速轴流压气机和某八级高速轴流压气机的气动性能,对比分析发现,一维性能预测结果与实验/三维CFD模拟结果吻合较好,效率与压比计算偏差均保持在较小范围内,预测结果精度较高。为进一步提高压气机气动性能预测的准确性,发展了一种经验模型自动校准方法,采用该方法对选取的四级亚音速轴流压气机和八级高速轴流压气机模型进行校准,校准后对各转速下气动性能的预测精度均有所提高。研究工作表明,所建立的多级轴流压气机一维气动性能预测方法以及模型自动校准方法具有一定的准确性和可靠性。     

多级轴流压气机气动设计体系的国内外研究进展

轴流压气机设计体系对压气机的设计周期和性能有着重要影响。为了能够更好地了解轴流压气机设计体系的发展情况,本文对其进行了整理综述。首先,结合轴流压气机涉及到的设计方法,对国内外轴流压气机设计的发展过程进行了介绍,主要包括一维二维设计体系、准三维设计体系和全三维流场计算模拟技术;然后,在整理完整设计体系要求的基础上,简述了国内外现有比较完整的轴流压气机设计体系。就目前发展来看,随着工程要求的不断提高以及计算机技术的提升,全三维流场计算模拟技术势必会成为今后的发展焦点,各公司和研究机构也在此基础上对原有的设计体系开展技术攻关。     

高速轴流压气机二维特性计算

采用二维流线曲率法数值模型,建立了适应于高速轴流压气机的落后角和损失模型,对某跨声速轴流压气机转子的非设计工况点进行计算,并与实验结果进行了对比。结果表明,该方法具有较好的计算精度,可为轴流压气机设计和优化提供参考。     

带可调进口导叶的多级轴流压气机非设计点性能计算

多级轴流压气机为保证非设计转速下的性能,通常采用进口导叶(IGV)以及静叶可调的扩稳方法。为获得可靠的进口导叶性能以用于压气机初步设计和扩稳方案的初步筛选,基于Banjac和Petrovic等提出的IGV损失和落后角模型与平均中径计算相结合,开发了带有IGV的多级轴流压气机性能分析工具。选用E3压气机作为算例进行计算分析,结果表明,所选用的IGV模型在较大开度内具有较好的精度和有效性。研究结果可以为多级轴流压气机初步设计和扩稳方案确定提供参考。     

燃气轮机多级轴流压气机快捷一体化气动设计与性能优化研究

基于子午流面正反问题流线曲率法、改进Powell算法和叶型参数化方法,构建轴流压气机快捷气动设计、性能分析与优化平台,对某燃气轮机9级轴流高压压气机开展一体化气动设计和多目标优化。结果表明:该平台可自动有效实现多级轴流压气机快速设计、多工况性能分析和优化流程;优化改善了压气机各叶排流动和负荷匹配,实现了多工况扩稳增效;优化后设计点流量、总压比、绝热效率及设计转速下喘振裕度分别为25.97 kg/s, 5.038,88.25%和33.33%;相比优化前,设计转速下裕度提升了5.39%,80%相对转速下裕度和目标工况点效率分别提升了7.56%和2.71%。     

大流量多级轴流压气机性能及流场分析

以某型17级大流量轴流压气机为研究对象,运用全三维黏性数值模拟的方法对设计点处性能和流场参数进行了研究.通过该压气机加功量、绝热效率、压比、反力度在各级的分布情况,分析了大流量多级轴流压气机的设计特点.在性能参数的分析中,发现第7级存在加功量、绝热效率、总压比偏低,反力度偏高的问题,通过三维流场分析,提出了改进建议.     

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。     

低反动度高负荷轴流压气机设计

为了设计高压比高负荷的轴流压气机,本文提出了一种低反动度的设计思想,旨在通过调整基元级反动度的大小控制动叶的附面层分离,在静叶中采取附面层吸附的方法控制三维分离流动。文中给出了一个单级轴流压气机设计实例,并对流场结构进行了较详细的分析。     

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。     

基于扩压因子流型的压气机快速性能预测算法

为快速、准确地获得压气机性能参数、完成压气机性能预测,实现压气机优化设计,基于流线曲率法,将扩压因子作为控制方程、损失模型、熵增修正模型及落后角模型中的关键参数,建立轴流压气机性能快速预测算法。利用该算法对某跨音速轴流压气机性能参数进行计算,并将计算结果与主流商业软件计算结果及试验数据进行对比。通过对比发现：该算法计算效率高,能够快速且较为准确地完成压气机整体性能和沿叶高方向流场参数的预测;计算范围广,在不同转速、不同流量等非设计工况下算法预测结果均与试验及数值模拟数据接近;所选取与完善的经验公式合理可靠,能够较好地描述压气机内部流动。     

某型多级压气机三维流场分析

对某型压气机全三维流场进行了数值模拟,分析了该压气机的功、反动度、轴向速度等诸参数在每一级的分布特点,从总体参数上分析了多级地面压气机的设计特点;从型面压力分布、极限流线、以及能量损失系数等分析了地面压气机的叶型与叶片的设计特点。     

给定轴分速时轴流压气机级性能的解析优化

用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究,导出了轴流压气机基元级的特性关系,建立了在给定轴向分速时最优化设计的数学模型,得到了解析关系,所得结论具有很好的普适性,并可进一步拓广用于多级轴流压气机优化中。     

涡轮增压器压气机内部流场的CFD分析

本文采用三维扫描技术与实体造型软件建立了YJP60系列增压器压气机总成内部流道模型和压气机总成耦合流场网格模型,运用CFD软件FLUENT模拟了增压器压气机总成三维粘性定常流动特性,分析了压气机的内部流动情况,并分别对长短叶片的凹凸面进行了速度场和压力场的计算分析,为该系列增压器的优化设计提供理论依据。     

级间引气对一维方案压气机流道和性能的影响

本文研究了GE公司的高效节能发动机(E3)压气机在不同引气方案下,其流道形状和性能的变化规律。采用改进的压气机一维方案计算程序,将级间引气模块加入该程序中并进行了验证,结果表明其可较准确计算E3压气机的流道形状和特性。在此基础上,选取了三组级间引气量方案,利用该程序计算并比较了不同方案的流道形状变化和性能改变,得出结论:随着引气量的增加,流道面积将稍微减小,压气机效率和压比将有较大降低;为了提高压气机一维方案设计和特性计算的精度,必须在程序中考虑引气量的影响。     

离心压气机不同结构方案的内部流场数值模拟与试验对比

针对离心压气机的传统设计,提出一种简化压气机设计的方法,该方法采用三维流场结合SLS快速成型样机的方法,在对不同结构方案的压气机输出流量、压力等参数进行数值模拟的基础上设计,制造了压气机样机,并进行了试验.使压气机具有结构简单,体积小,制造简单,可靠性高等优点.表明采用该方法设计可为以后增压器的压气机相关研究提供有益参考.     

利用切向进气降低压气机喘振流量的研究

采用粒子图像速度场仪 (PIV)对叶轮进口处的旋流速度场进行测定 ,研究了切向进气装置的不同结构和工作参数对压气机叶轮进口处旋流流场的影响规律 ,并对采用切向进气方式降低压气机喘振流量进行了试验研究。试验结果表明 :采用切向进气能够有效改变压气机叶轮进口处气流的预旋角 ,可以通过改变切向进气装置的结构和工作参数来改变叶轮进口处的旋流场。压气机逼喘试验结果证明 ,即使采用简单的切向进气结构也能够有效降低压气机的喘振流量     

一维多级轴流压气机性能的解析优化

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，建立了在给定轴向分速时最优化设计的数学模型，得到了解析关系，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。