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端壁合成射流激励参数变化对跨声速轴流压气机性能的影响 被引量：3
1
作者 王广 楚武利 +1 位作者 张皓光 郭正涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期193-202,共10页
为了提升高负荷轴流压气机的气动性能,提出了一种在端壁上施加合成射流的主动流动控制方法。以跨声速轴流压气机NASA Rotor35为研究对象,在固定端壁激励于叶顶堵塞核心位置的基础上,数值模拟了3个激励频率和3个射流峰值速度对该压气机... 为了提升高负荷轴流压气机的气动性能,提出了一种在端壁上施加合成射流的主动流动控制方法。以跨声速轴流压气机NASA Rotor35为研究对象,在固定端壁激励于叶顶堵塞核心位置的基础上,数值模拟了3个激励频率和3个射流峰值速度对该压气机气动性能的影响,获得了端壁合成射流激励参数的影响规律。计算结果表明:激励频率对压气机的近失速流量影响不大,但对总压比和等熵效率有较大影响,并且存在一个激励频率的阈值,只有当激励频率大于该阈值时,才能使得总压比和等熵效率高于原型压气机。射流峰值速度对压气机性能的影响不如激励频率,在超过激励频率阈值的端壁合成射流作用下,即使射流峰值速度较小,压气机也能获得比原型压气机更高的流量裕度、总压比和等熵效率,而且随着射流峰值速度的增大,压气机的性能还可以进一步提高。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 端壁合成射流 主动流动控制 数值模拟
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缝式机匣处理对跨声速轴流压气机叶尖流场结构的非定常影响 被引量：2
2
作者 迟志东 楚武利 +2 位作者 张耀峰 杨吉博 张皓光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期25-33,共9页
为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落... 为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落是叶顶流场非定常波动的主要诱因。在机匣处理作用下,间隙泄漏流获得有效激励,同时脱体激波后移,二者共同作用使泄漏涡破碎得到抑制,此时机匣处理的激励频率主导了叶顶流动的非定常特性。叶顶流场涡结构分析表明,间隙泄漏涡和角区涡的交互作用在不同流量工况呈现明显差异。在大流量工况,间隙泄漏涡和角区涡的相互作用较弱,流场中存在较为独立的双涡结构,而在小流量工况,间隙泄漏涡和角区涡相互作用变强,流场中出现强烈的交互涡结构变化。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 机匣处理 间隙泄漏涡 角区涡 非定常流动
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基于一维模型的跨声速轴流压气机特性预测研究 被引量：2
3
作者 王何建 刘波 张博涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1256-1264,共9页
为发展一套对于现如今多级跨声速轴流压气机特性预测较为精准、快捷的计算程序,选取了合适的压气机参考攻角模型,建立了适用于双圆弧大弯角叶型的设计点/非设计点落后角模型。采用某套大弯角平面叶栅在多个工况下的实验数据对新建立的... 为发展一套对于现如今多级跨声速轴流压气机特性预测较为精准、快捷的计算程序,选取了合适的压气机参考攻角模型,建立了适用于双圆弧大弯角叶型的设计点/非设计点落后角模型。采用某套大弯角平面叶栅在多个工况下的实验数据对新建立的落后角模型进行校验,并将攻角、落后角模型嵌入到HARIKA算法中,实现对HARIKA算法原模型的替换,用新建立的HARIKA算法和三维数值计算软件NUMECA对某型两级跨声速轴流压气机在设计/非设计转速下进行特性计算。结果表明:本文建立的落后角模型对于叶栅出口气流落后角预测值与实验值较好地吻合,平均误差为0.42°,预测误差较小。新的HARIKA算法对于压气机特性的预测结果相比于三维数值计算结果更贴近于实验值,其中压比最大预测误差2.54%,效率最大预测误差3.68%,总体预测误差较小,证明本文建立的非设计点落后角模型具有一定的准确性与适用性,改进后的HARIKA算法在多级跨声速轴流压气机特性预测方面具有一定的工程实用性。 展开更多
关键词 落后角模型 跨声速轴流压气机 大弯角平面叶栅 特性计算 HARIKA算法
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转子叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能影响机理分析 被引量：3
4
作者 张成烽 张国臣 +2 位作者 徐志晖 孙丹 刘鹏程 《航空发动机》 北大核心 2023年第3期66-74,共9页
为研究转子不同叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能的影响机理,分别对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化,并利用商业软件NUMECA进行数值模拟。结果表明:对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化后,压气机性能有较大提高,... 为研究转子不同叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能的影响机理,分别对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化,并利用商业软件NUMECA进行数值模拟。结果表明:对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化后,压气机性能有较大提高,改型后0.204-0.408的各类间隙压气机性能优于0.408-0.204间隙的。相比较平行间隙PTC 0.204-0.204,渐变式TTC0.204-0.408和阶梯式STC 0.204-0.408的失速裕度分别提高1.12%和1.61%,峰值效率基本不变,同时近失速工况下的总压比和效率也略有提高。叶尖泄漏涡得到抑制,间隙处的流体低速区明显减小,流动损失减小,流场得到较大改善。转子通道的总压比在85%叶高处明显提高,分别提高了1.01%和3.13%。阶梯式叶尖间隙压气机的静子通道40%叶高处总压损失系数减小达75.4%。对平行式叶尖间隙进行改型处理能够有效提高压气机性能,且阶梯式叶尖间隙比渐变式的对压气机性能提高的效果更加显著。 展开更多
关键词 叶尖间隙 叶尖泄漏流 转子 失速裕度 间隙形状 总压比 总压损失系数 跨声速轴流压气机
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跨声速轴流压气机失速机理探究及失速过程的模态分解 被引量：2
5
作者 刘震雄 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期23-30,共8页
为研究跨声速轴流压气机的失速机理,结合节流阀模型对跨声速轴流压气机NASA Rotor 35转子进行多流道数值模拟。为进一步探究跨声速轴流压气机在整个失速过程中流场的变化特征,应用本征正交分解(POD)方法对失速过程中叶顶区域的流场进行... 为研究跨声速轴流压气机的失速机理,结合节流阀模型对跨声速轴流压气机NASA Rotor 35转子进行多流道数值模拟。为进一步探究跨声速轴流压气机在整个失速过程中流场的变化特征,应用本征正交分解(POD)方法对失速过程中叶顶区域的流场进行分析。结果表明:失速起始于叶片顶部区域,逐渐发展为失速团,并以低于转子转速作同轴同方向旋转;通过对比不同时刻的流场特征,"前缘溢流"在整个失速发展过程中始终存在,可作为流场开始出现恶化的判断依据;识别出失速过程中流场中存在的大尺度流动扰动结构。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 失速过程 失速机理 模态分析
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跨声速压气机转子的二次流旋涡结构 被引量：17
6
作者 王如根 胡加国 +1 位作者 余超 李坤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期504-512,共9页
为了明确跨声速轴流压气机内部流场结构,数值模拟了NASA Rotor37转子,结合λ2准则分析流场参数,探索流动的规律和旋涡结构。研究发现,压气机转子的旋涡模型主要由马蹄涡、壁角涡、径向涡、脱落涡、泄漏涡、诱导涡和分离涡等7个旋涡组成... 为了明确跨声速轴流压气机内部流场结构,数值模拟了NASA Rotor37转子,结合λ2准则分析流场参数,探索流动的规律和旋涡结构。研究发现,压气机转子的旋涡模型主要由马蹄涡、壁角涡、径向涡、脱落涡、泄漏涡、诱导涡和分离涡等7个旋涡组成。马蹄涡吸力面分支耗散,压力面分支向相邻的吸力面发展。壁角涡与脱落涡位于叶根角区,引起流动损失和角区失速。径向涡位于激波后吸力面的分离区内,它扩大吸力面分离、引起低能流体向叶顶堆积。激波与叶尖泄漏在叶顶通道中形成3涡:泄漏涡、诱导涡和分离涡,而叶栅通道出口存在分离涡和由泄漏涡与诱导涡合成的叶顶通道涡。泄漏涡与诱导涡破碎在流道中间产生的堵塞区,分离涡造成吸力面尾缘的低速区,共同触发跨声速压气机的失稳。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 数值模拟 涡动力学 二次流 旋涡模型
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吸附式低反动度超、跨音速轴流压气机气动设计原理及其验证 被引量：6
7
作者 胡应交 王松涛 王仲奇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1179-1187,共9页
当增加动叶转角以进一步提升超、跨声速轴流压气机级负荷时,为解决其内部流动问题,提出了吸附式低反动度超、跨声速轴流压气机气动设计原理。分析了在该气动设计原理指导下,级内参数的演变规律与相互影响。利用该气动设计原理完成了一... 当增加动叶转角以进一步提升超、跨声速轴流压气机级负荷时,为解决其内部流动问题,提出了吸附式低反动度超、跨声速轴流压气机气动设计原理。分析了在该气动设计原理指导下,级内参数的演变规律与相互影响。利用该气动设计原理完成了一高负荷超声速轴流压气机气动设计,三维粘性数值模拟结果表明,在叶尖切线速度370m/s的前提下,实现了一级压比2.5,效率87%的压气机级设计。 展开更多
关键词 超、跨声速轴流压气机 低反动度 气动设计 数值模拟 附面层抽吸
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跨声速压气机多圆柱孔式处理机匣设计与扩稳机理研究 被引量：3
8
作者 阳诚武 赵胜丰 +2 位作者 韩戈 卢新根 朱俊强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期385-391,共7页
基于对跨声速轴流压气机内部失稳触发机制的认识,设计了一种新型多圆柱孔式处理机匣结构。对带该处理机匣的跨声速轴流压气机转子Rotor-37的内部流动进行了全三维非定常数值模拟,结果表明该新型多圆柱孔式处理机匣结构可使压气机的综合... 基于对跨声速轴流压气机内部失稳触发机制的认识,设计了一种新型多圆柱孔式处理机匣结构。对带该处理机匣的跨声速轴流压气机转子Rotor-37的内部流动进行了全三维非定常数值模拟,结果表明该新型多圆柱孔式处理机匣结构可使压气机的综合裕度提高6.5%,而最高效率点效率仅降低0.19%。对多圆柱孔式处理机匣的扩稳机理进行了详细分析,结果表明处理机匣能有效消除低速流体团引起的通道阻塞现象,并将低速阻塞流体团抽吸进入处理机匣容腔,然后从前端喷口预旋喷出以抑制叶顶区域的流动分离,从而有效提高跨声速轴流压气机的失速裕度。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 机匣处理 扩稳 数值模拟
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倾斜式周向槽机匣处理对压气机稳定性的影响
9
作者 龚文琴 周佳星 +2 位作者 辛佳 王伟韬 何振鹏 《航空发动机》 北大核心 2024年第1期64-71,共8页
为分析倾斜周向槽机匣处理对跨声速轴流压气机NASA Rotor 37稳定性的影响,采用数值仿真方法研究了光壁机匣和倾斜周向槽机匣的扩稳效果。结果表明:经过周向槽机匣处理后,叶尖泄漏流被诱导进入周向槽,抑制了低速区的发展且泄漏流经过周... 为分析倾斜周向槽机匣处理对跨声速轴流压气机NASA Rotor 37稳定性的影响,采用数值仿真方法研究了光壁机匣和倾斜周向槽机匣的扩稳效果。结果表明:经过周向槽机匣处理后,叶尖泄漏流被诱导进入周向槽,抑制了低速区的发展且泄漏流经过周向槽流出后能够吹除低能区,改善低速区造成的流道堵塞情况,扩大压气机的稳定工作范围;在设计转速下,5种不同形式的周向槽机匣处理都能够提高压气机的稳定裕度,其中,CT3的扩稳效果最好,稳定裕度提高2.86%,而峰值效率降低最少,仅降低0.7%;通过正交试验优化设计方法发现,样本9对于提升转子的稳定裕度效果最为明显,能够将稳定裕度提升2.95%,但会使峰值效率降低1.56%;当周向槽轴向倾斜方式不同时,会使得周向槽的周向截面及槽内流动发生改变,从而对压气机的稳定裕度和峰值效率造成影响。 展开更多
关键词 倾斜周向槽 机匣处理 跨声速轴流压气机 数值模拟 稳定裕度 峰值效率 航空发动机
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基于动力学模态分解法的轴流压气机叶顶非定常流动分析 被引量：1
10
作者 刘震雄 胡博 《汽轮机技术》 北大核心 2021年第3期161-166,共6页
对跨声速轴流压气机转子进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解法对叶顶区域的非定常流动进行模态分析,进一步认识叶顶区域流场的非定常流动机理。研究发现:动力学模态分解法捕捉到叶顶区域非定常流场的特征频率6.83kHz,对应模态是形... 对跨声速轴流压气机转子进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解法对叶顶区域的非定常流动进行模态分析,进一步认识叶顶区域流场的非定常流动机理。研究发现:动力学模态分解法捕捉到叶顶区域非定常流场的特征频率6.83kHz,对应模态是形成叶顶区域流场非定常波动的主要模态。各阶模态中低阶模态结构主要集中在叶片前缘,表征大尺度的压力波动;高阶模态结构为集中在叶片压力面的正负交替结构,表征小尺度高频的压力脉动,是对流场信息的细化补充。采用前5阶动力学模态重构的流场能够包含叶顶区域非定常流场的主要流动信息与结构,可以实现对流场的降维处理。通过第1阶动力学模态重构的流场发现在近失速工况下叶顶区域的非稳定流动激发了压气机进口处周向传播的谐波扰动,谐波扰动与叶片振动的相互作用和反馈,强化了叶顶区域的非稳定流动,是产生流动不稳定性的原因之一。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 叶顶区域 非定常波动 动力学模态分解
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