高负荷跨声速压气机动静叶干扰下叶片气动负荷研究 被引量：7

1

作者 李绍斌 苏杰先 +1 位作者 冯国泰 王仲奇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期410-415,共6页

通过数值方法模拟了某型高负荷跨声速压气机在工作点的非定常流场,对级内动静叶的气动干扰进行了深入分析。通过气动力和力矩的变化对动静叶干扰下的叶片非定常气动负荷进行了详细的分析,研究了尾迹和势流干扰下叶片气动负荷的变化规律... 通过数值方法模拟了某型高负荷跨声速压气机在工作点的非定常流场,对级内动静叶的气动干扰进行了深入分析。通过气动力和力矩的变化对动静叶干扰下的叶片非定常气动负荷进行了详细的分析,研究了尾迹和势流干扰下叶片气动负荷的变化规律,结合频谱分析进一步认识了气动负荷各周期分量,研究结果有助于对高负荷压气机内动静叶非定常气动干扰的认识。 展开更多

关键词 非定常流场 气动干扰 气动负荷 压气机

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某型航空发动机压气机叶片气动负荷的近似计算 被引量：4

2

作者 李春旺 孙强 +2 位作者 尹宝俊 陈东林 张忠平 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 2004年第4期1-3,共3页

以某型航空发动机压气机四、五、六级动叶为研究对象,在缺乏叶片扭向设计参数的情况下,根据发动机在地面标准大气条件、设计转速下计算所得的气流参数———压力、温度和速度,应用压气机增压过程中的能量转换关系及级压缩功的表达式,并... 以某型航空发动机压气机四、五、六级动叶为研究对象,在缺乏叶片扭向设计参数的情况下,根据发动机在地面标准大气条件、设计转速下计算所得的气流参数———压力、温度和速度,应用压气机增压过程中的能量转换关系及级压缩功的表达式,并考虑到动叶受力远大于静叶受力、动叶故障率远大于静叶故障率的事实,近似计算了发动机设计转速下四、五、六级动叶的气动负荷随叶高的变化,从而找到了一种叶片气动负荷的近似计算方法,并为叶片强度校核及振动分析打下了基础。 展开更多

关键词 压气机叶片 气动负荷 压力 温度 速度

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压气机动叶CLOCKING效应对叶片气动负荷的影响

3

作者 姚宏伟 颜培刚 韩万金 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期111-114,共4页

为研究某型燃气轮机中间三级轴流压气机第二级动叶片的CLOCKING效应及其对静叶片气动负荷的影响,采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法对三级压气机进行数值模拟,分析流场尾迹输运以及叶片非定常气动负荷.计算结果表明,动叶片处于... 为研究某型燃气轮机中间三级轴流压气机第二级动叶片的CLOCKING效应及其对静叶片气动负荷的影响,采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法对三级压气机进行数值模拟,分析流场尾迹输运以及叶片非定常气动负荷.计算结果表明,动叶片处于不同CLOCKING位置时,非定常流场具有截然不同的熵输运特点,因而在不同的气流激振力作用下各列叶片气动负荷差别较大.在CLK2位置上,静叶片气动力始终为正值,且波动幅值明显比其它位置小,气动力方向角波动范围最小,且气动力矩波动幅值和方向改变次数最少,具有最稳定的气动负荷. 展开更多

关键词 压气机 叶片 CLOCKING效应 气流激振力 气动负荷

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跨声速对转压气机叶型和掠形对流场及气动特性的调控优化机制研究

4

作者 施恒涛 王蛟 《推进技术》 北大核心 2025年第6期75-87,共13页

为了阐明对旋压气机的流动特点,提升不同转速的效率并拓宽稳定工作范围,采用数值仿真从叶片稠度、型线和掠形分布对某跨声速对转压气机开展流场和气动特性优化,进一步从通道面积比、叶表负荷分布、激波系结构和尾迹等方面阐明气动性能... 为了阐明对旋压气机的流动特点,提升不同转速的效率并拓宽稳定工作范围,采用数值仿真从叶片稠度、型线和掠形分布对某跨声速对转压气机开展流场和气动特性优化,进一步从通道面积比、叶表负荷分布、激波系结构和尾迹等方面阐明气动性能变化的流动机理。研究表明,增加对转转子稠度能够提升负荷能力,促使进口激波从正激波向斜激波+弱槽道激波模式转变,降低流动损失,提升最大压比。但是叶片厚度堵塞的增加造成部分转速工况叶片内收缩增强,使得对转转子进口激波向正激波转变,并且气流在通道的加速增大,使得通道激波增强,导致转子效率降低。通过优化叶型型线以降低吸力面超声速气流的膨胀加速,能够削弱进口激波以及激波/边界层干涉强度,实现对转转子中上部效率的提升。采用根部和中上部前掠的掠形分布(折转点相对高度R=0.15至0.20)能够使得对转转子中上部激波位置、叶表气动负荷中心向下游迁移,提升最大压升能力,拓宽稳定工作范围。综合改进后的对转压气机的设计点效率和峰值效率比原型分别提高了1.1%和1.2%,设计转速综合失速裕度增至18.9%,并且在较大的转速差组合N1=0.7,N_(2)=0.9和N1=0.5,N_(2)=0.8等工况也能维持高效率和较大的稳定工作范围。 展开更多

关键词 对转压气机 叶片型线角度 激波结构 三维掠形 气动负荷中心

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脉冲爆震环境下涡轮性能及气热负荷的时序演变规律 被引量：1

5

作者 张伟昊 穆雨墨 +1 位作者 王宇凡 廖湘力 《航空发动机》 北大核心 2023年第2期62-71,共10页

针对脉冲爆震发动机涡轮部件对剧烈时变来流条件和爆震波的非定常响应问题,对脉冲爆震发动机典型工况下某单级涡轮开展了3维非定常数值仿真,详细讨论了脉冲爆震环境对涡轮流通能力、作功能力、流动损失、温度分布及受力等关键气热特征... 针对脉冲爆震发动机涡轮部件对剧烈时变来流条件和爆震波的非定常响应问题,对脉冲爆震发动机典型工况下某单级涡轮开展了3维非定常数值仿真,详细讨论了脉冲爆震环境对涡轮流通能力、作功能力、流动损失、温度分布及受力等关键气热特征的影响。结果表明:爆震波在导叶上游的传播和反射会显著影响涡轮的瞬态流通特征,导致涡轮进口流动在正向和逆向间反复变化;爆震波压缩作功使进口温度大幅升高,而导叶反射波则会使流体温度进一步升高,甚至超过来流温度的峰值;转静子叶片轴向间隙内呈现复杂的爆震波干涉与反射结构,在此影响下所研究的涡轮转子来流攻角变化范围超过100°,从而引起涡轮流通能力、流动结构及损失的剧烈时序变化;在爆震波的冲击下,涡轮导叶排瞬态轴向力超过涡轮稳态设计点的120倍,周向负荷超过稳态设计点的40倍,涡轮动叶轴向力和周向负荷则可达到稳态设计点的6~7倍,给涡轮结构强度造成极大的影响;爆震波和反射波对工质的压缩作功可使导叶表面流体的最高瞬态温度达到导叶表面流体周期平均温度的3.5倍以上,动叶的也可达到2.8倍以上,使叶片冷却的难度增大,且可能引发严重的烧蚀问题。 展开更多

关键词 脉冲爆震 涡轮 爆震波演化 气动性能 流动损失 流动结构 气动负荷 温度分布

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低反力度对高负荷跨声风扇进口级的影响

6

作者 宋西镇 周盛 李秋实 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1172-1176,共5页

认为低反力度是提高跨声速风扇/压气机进口级气动负荷的必然结果.通过气动负荷系数和反力度的定义,得到了反力度随气动负荷系数的变化规律,并给出了气动负荷系数的两个临界值.以成功设计并实验验证的某单级高负荷风扇为基准,通过数值模... 认为低反力度是提高跨声速风扇/压气机进口级气动负荷的必然结果.通过气动负荷系数和反力度的定义,得到了反力度随气动负荷系数的变化规律,并给出了气动负荷系数的两个临界值.以成功设计并实验验证的某单级高负荷风扇为基准,通过数值模拟对4组跨声速风扇转子方案进行比较研究.发现随着气动负荷系数的提高,转子轮毂区的气动参数分布发生了显著地变化.认为静子的展向跨声速来流是高气动负荷跨声速风扇进口级设计面临的一个问题.通过讨论,认为静子跨声速来流问题可能通过已有的设计手段解决.从研究方案中选取了一个最优的单级风扇方案,其气动负荷系数达到0.53,并分析了其三维粘性流场. 展开更多

关键词 跨声速流 风扇/压气机 气动负荷 反力度

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多级压气机动叶片时序效应数值研究 被引量：2

7

作者 颜培刚 姚宏伟 韩万金 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第26期118-125,156,共8页

对某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场进行了非定常数值模拟,研究第二级动叶时序(CLOCKING)效应对中间级各列叶片气动负荷的影响。计算过程采用基于谐函数(Harmonic)的频域变化方法对全三维Navier-Stokes(N-S)方程进行求解。通过对各... 对某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场进行了非定常数值模拟,研究第二级动叶时序(CLOCKING)效应对中间级各列叶片气动负荷的影响。计算过程采用基于谐函数(Harmonic)的频域变化方法对全三维Navier-Stokes(N-S)方程进行求解。通过对各列叶片非定常气动负荷进行时域和频域分析,指出转子叶片中间级动叶R2处于不同的CLOCKING位置时,会引起R2叶片本身以及下游中间级静叶S2气流激振力显著变化。在CLK0(各列动叶片在周向上安装位置相同)位置,中间级静叶片在部分时刻内受力与常规方向相反,且气动力和力矩波动幅度最大。在CLK2(动叶片在周向上错开1/2节距安装)位置上,R2叶片和S2叶片气动负荷的稳定性都得到改善。静叶S2气动力、气动力矩波动幅值明显较其他位置小,且方向的改变次数也较小。同时,S2对其上下游动叶一倍通过频率的响应也最小,因此具有比较稳定的气动负荷。 展开更多

关键词 压气机 非定常模拟 时序效应 气流激振力 气动负荷 叶片

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多级压气机动叶不同CLOCKING位置下尾迹/附面层干扰分析 被引量：2

8

作者 姚宏伟 颜培刚 韩万金 《汽轮机技术》 北大核心 2011年第5期347-349,共3页

采用harmonic非定常计算方法模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶处于不同CLOCKING位置下尾迹输运机理,指出在非定常条件下,叶片排之间干扰主要来自于尾迹和势流对叶片排的交替作用。在CLK0位置,上游尾迹的输运主... 采用harmonic非定常计算方法模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶处于不同CLOCKING位置下尾迹输运机理,指出在非定常条件下,叶片排之间干扰主要来自于尾迹和势流对叶片排的交替作用。在CLK0位置,上游尾迹的输运主要表现为单个尾迹向下游的传播过程。在CLK2位置,上游动、静叶片尾迹掺混发生显著不同,上游尾迹的输运呈现多个尾迹的传播过程,进而导致下游叶片非定常气动负荷的波动幅值出现显著差异。 展开更多

关键词 压气机 非定常 CLOCKING效应 尾迹/附面层干扰 气动负荷

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完全跨声速风扇级概念及特性研究

9

作者 宋西镇 李秋实 周盛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期895-899,共5页

针对跨声速风扇/压气机级中静子的设计来流速度都为亚声速的现状,通过数值模拟比较了不同气动负荷的4组单级风扇,认为静子来流的跨声速现象是提高跨声速风扇/压气机级气动负荷的必然结果.模拟结果还表明,当来流马赫数不超过1.33时,不采... 针对跨声速风扇/压气机级中静子的设计来流速度都为亚声速的现状,通过数值模拟比较了不同气动负荷的4组单级风扇,认为静子来流的跨声速现象是提高跨声速风扇/压气机级气动负荷的必然结果.模拟结果还表明,当来流马赫数不超过1.33时,不采用附面层主动控制而通过已有的设计手段可以有效地控制分离区,将跨声速来流造成的静子损失控制在适当的范围.进而对跨声速静子作出了明确定义,提出了完全跨声速风扇/压气机级的概念,认为完全跨声速风扇/压气机级的设计准则与经典设计准则至少有2点不同:静子轮毂区来流马赫数可以大于1.0;静子轮毂区的扩散因子上限为0.53. 展开更多

关键词 跨声速流 风扇/压气机 静子 气动负荷

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压气机动叶CLOCKING效应对叶片可靠性影响的数值研究

10

作者 姚宏伟 颜培刚 韩万金 《汽轮机技术》 北大核心 2011年第4期271-273,共3页

采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。通过对各列叶片非定常气动力和气动力矩进行时域分析,指出不同CLOCKING位置对应... 采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。通过对各列叶片非定常气动力和气动力矩进行时域分析,指出不同CLOCKING位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷造成了明显的影响。进行了中间级动叶和静叶的振动可靠性分析。计算结果表明,该压气机的3组静叶片避开共振区的程度各不相同。R2转子叶片处于不同的CLOCKING位置会引起下游S2静叶片气流激振力发生显著变化,导致S2叶片产生比较强烈的共振。 展开更多

关键词 压气机 非定常 CLOCKING效应 气流激振力 气动负荷

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多级压气机动叶不同周向位置下叶片动应力及响应计算

11

作者 姚宏伟 颜培刚 韩万金 《汽轮机技术》 北大核心 2011年第6期412-414,475,共4页

对多级压气机进行非定常计算,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶处于不同周向安装位置下中间级静叶片动应力及响应,指出动叶不同周向位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷以及动应力造成了明显的影响,特别... 对多级压气机进行非定常计算,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶处于不同周向安装位置下中间级静叶片动应力及响应,指出动叶不同周向位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷以及动应力造成了明显的影响,特别是在对叶片构成危险性最大的一阶低频共振点,动叶片处于CLK0安装位置时的激振力对叶片应力和位移响应幅度影响程度都明显要大于其它安装位置的情况,同时导致S2叶片产生比较强烈的共振,造成结构上的疲劳损伤。 展开更多

关键词 压气机 非定常 动应力及响应 气流激振力 气动负荷

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压气机紧凑S形过渡段内周向弯静子性能数值计算 被引量：2

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作者 张耀光 杨琳 《航空发动机》 北大核心 2020年第3期7-13,共7页

为了合理利用叶片周向弯提升紧凑S形过渡段内静子的气动性能,以某压缩系统过渡段内的静子为研究对象,利用3维计算软件对S形过渡段内采用不同周向弯的静子在设计Ma可用攻角范围内的性能进行数值计算。结果表明:气动负荷是控制静子叶片损... 为了合理利用叶片周向弯提升紧凑S形过渡段内静子的气动性能,以某压缩系统过渡段内的静子为研究对象,利用3维计算软件对S形过渡段内采用不同周向弯的静子在设计Ma可用攻角范围内的性能进行数值计算。结果表明:气动负荷是控制静子叶片损失的主要因素,叶片周向弯改变了负荷的径向分布,叶片根部正弯使根部气动负荷减小,根部性能明显改善;低能流体径向迁移也是影响叶片损失的重要因素。相对于直叶片,L形叶片最小损失减小48.5%,且低损失攻角范围较宽,可以增大压缩系统的喘振裕度,提升航空发动机性能水平。 展开更多

关键词 紧凑S形过渡段 周向弯 数值计算 气动负荷 喘振裕度 压气机 航空发动机

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