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转子尖部角区分离对高负荷压气机性能影响的实验与数值研究
1
作者 于贤君 侯景韬 +1 位作者 安广丰 刘宝杰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期67-78,共12页
为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子... 为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子尖部角区分离对于高负荷压气机性能的影响规律及其流动机制。结果表明,转子叶尖间隙为0.6%叶高时,小流量工况下转子尖部吸力面出现了明显的角区分离;而转子叶尖间隙为1.3%叶高时,小流量工况下转子尖部流动由泄漏流主导。随着小间隙下转子尖部角区分离的增强,转子尖部堵塞与损失剧烈增长;同时,由于转子吸力面径向迁移的增强,小流量工况下转子近轮毂区域损失降低、负荷升高。相应地,压气机级总压升随流量减小表现出“先平缓,再升高,最后快速下降”的特点,级效率随着小流量工况总压升的进一步升高快速下降。 展开更多
关键词 高负荷压气机 角区分离 转子 实验研究 数值模拟
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多级高负荷轴流压气机喘振特征分析 被引量：2
2
作者 王进春 曹传军 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期54-62,共9页
针对某十级高负荷轴流压气机,在第一级和第九级机匣壁面上布置动态压力传感器,通过减小排气阀门开度的方式进行逼喘试验,获得了不同转速下多级高负荷轴流压气机喘振时的动态压力数据,采用时序、FFT结合滤波分析方法研究了多级高负荷轴... 针对某十级高负荷轴流压气机,在第一级和第九级机匣壁面上布置动态压力传感器,通过减小排气阀门开度的方式进行逼喘试验,获得了不同转速下多级高负荷轴流压气机喘振时的动态压力数据,采用时序、FFT结合滤波分析方法研究了多级高负荷轴流压气机在不同转速下的喘振特征。结果表明:在高转速下,该压气机喘振模式为深度喘振,喘振引起的高温气体倒流使得入口总温瞬时升高约80 K,喘振由出口级的模态波扰动导致流动堵塞引起,模态波频率约为16%~20%转频,喘振时入口级工作于压升特性增长阶段而出口级工作于压升特性顶点位置;在低转速下,该压气机喘振模式为经典喘振,未发生气体倒流,喘振主要由尖脉冲扰动引起,压气机前后级工作于特性线的增长阶段。高转速喘振恢复阶段,伴随着明显的旋转失速和喘振特征,而低转速下在喘振的第一个周期内以喘振特征为主,之后喘振频率的幅值波动迅速减小,旋转失速频率的幅值逐渐增加并占主导。高转速下喘振恢复时间约4.1 s,而低转速下喘振恢复的时间为0.56 s。 展开更多
关键词 轴流压气机 喘振 旋转失速 流动失稳 试验
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低雷诺数轴流压气机叶型气动优化 被引量：1
3
作者 陈璇 张明亮 +3 位作者 李万松 杨晨 杨金广 高丽敏 《推进技术》 北大核心 2025年第1期84-93,共10页
为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英... 为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英保留遗传算法,搭建轴流压气机叶型准三维气动优化设计平台;以总压损失系数为优化目标,出口气流角为约束条件,对V103叶型进行了低雷诺数单点和高低雷诺数综合优化设计。结果表明:低雷诺数单点优化后,抑制了叶型层流分离泡现象,总压损失系数减小31.31%,性能显著改善;高低雷诺数综合优化后叶型在高雷诺数和低雷诺数下总压损失分别减小了3.05%和3.03%。本文研究结果证明了所发展工具的有效性和考虑雷诺数叶型优化的可行性。 展开更多
关键词 轴流压气机 叶型 气动优化 准三维 多圆弧
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高通流宽工况适应范围超多级压气机设计研究与验证
4
作者 黄磊 李璧宇 +4 位作者 罗璇 郝玉扬 邓远灏 张军 楚武利 《推进技术》 北大核心 2025年第3期70-79,共10页
为全面提升高速涡轮发动机的超多级压气机(7级以上)的研制能力,本文对高通流宽工况适应范围超多级压气机开展了技术研究与验证。针对其进口马赫数高、工作转速范围宽等特点,开展了高通流小轮毂比压气机设计以及兼顾地面起飞和高马赫数... 为全面提升高速涡轮发动机的超多级压气机(7级以上)的研制能力,本文对高通流宽工况适应范围超多级压气机开展了技术研究与验证。针对其进口马赫数高、工作转速范围宽等特点,开展了高通流小轮毂比压气机设计以及兼顾地面起飞和高马赫数状态的宽工况适应范围压气机设计等技术研究工作,并在此基础上完成高通流宽工况适应范围超多级压气机的设计仿真和试验验证,全面研究地面起飞和高马赫数两种状态下各级的匹配情况。试验结果表明:地面起飞和高马赫数两种状态下,压气机流量、压比、效率达到设计指标。地面起飞状态1.0相对转速,最高效率0.891,高马赫数状态0.741相对转速,最高效率0.865,各转速稳定裕度均大于24%。各级匹配良好,解决了高负荷超多级压气机匹配难和高通流压气机效率低等问题,为下一代发动机的压气机设计奠定了基础。 展开更多
关键词 超多级压气机 高通流 宽工况适应范围 地面起飞状态 高马赫数状态
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叶顶间隙对多级轴流压气机性能退化的影响 被引量：2
5
作者 肖俊峰 伍赫 +5 位作者 高松 李园园 于飞龙 段静瑶 何伟 张蒙 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1353-1360,共8页
以某F级燃机压气机为研究对象,考虑燃机实际运行过程中腐蚀和磨损作用导致的压气机叶顶间隙变化,通过三维数值模拟方法开展了不同腐蚀/磨损状态下多级轴流压气机的性能退化机理研究,分析了叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律... 以某F级燃机压气机为研究对象,考虑燃机实际运行过程中腐蚀和磨损作用导致的压气机叶顶间隙变化,通过三维数值模拟方法开展了不同腐蚀/磨损状态下多级轴流压气机的性能退化机理研究,分析了叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律。结果表明:叶顶间隙增大会导致压气机特性曲线整体向质量流量减小的方向偏移,使得压气机的质量流量、效率及压比均产生一定程度的衰退;随着叶顶间隙的增大,压气机峰值效率逐渐降低,喘振裕度明显降低;叶顶间隙增大会导致压气机通道内的流动分离加剧,动叶叶顶间隙变化对压气机流动分离的影响更严重;静叶吸力面尾缘附近的流动分离导致形成低马赫数区,同时逆流的低速涡团导致叶根附近的损失显著增大,造成压气机性能衰退。 展开更多
关键词 多级轴流压气机 叶顶间隙 性能退化 特性线 数值模拟
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周向畸变进气下轴流压气机的失稳预报方法研究
6
作者 范忠岗 刘洋 +2 位作者 巴顿 张敏 杜娟 《推进技术》 北大核心 2025年第4期104-112,共9页
为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自... 为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自相关系数变化幅度修正阈值的预报方法。分析结果表明,在周向畸变进气条件下,畸变区中心来流攻角增加,叶顶泄漏流非定常波动诱发的扰动加剧,且流场整体扰动随畸变强度的增加而增加。在连续节流过程中,畸变区自相关系数变化幅度大于非畸变区,传统固定阈值的预报方法无法兼顾这两种状态,通过实施可变阈值,在不同畸变强度和不同周向位置均实现提前预报。 展开更多
关键词 轴流压气机 失稳预报 自相关分析 周向畸变 可变阈值 叶顶泄漏流
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两级低速轴流压气机内周向总压畸变特征变化
7
作者 成文韬 刘永文 《动力工程学报》 北大核心 2025年第4期514-521,共8页
轴流压气机在实际运行过程中面临复杂的进气畸变情况,其中周向总压畸变能够严重地降低其性能和气动稳定性。为此,以某台带进口导叶的两级低速轴流压气机为对象,依据国内关于轴流压气机总压畸变试验的规范,使用畸变挡板制造总压畸变,通... 轴流压气机在实际运行过程中面临复杂的进气畸变情况,其中周向总压畸变能够严重地降低其性能和气动稳定性。为此,以某台带进口导叶的两级低速轴流压气机为对象,依据国内关于轴流压气机总压畸变试验的规范,使用畸变挡板制造总压畸变,通过试验和数值模拟计算了总压畸变对压气机性能的影响。针对压气机内周向压力分布受叶片扰动影响的特点,提出用傅里叶分析的方法量化描述周向畸变特征,分析了周向总压畸变在压气机内沿轴向的发展情况,包括畸变的强度、相位、范围和径向位置等。结果表明:在远离失速工况时,畸变强度在经过各级叶珊后均大幅下降,但在近失速时没有明显的下降;畸变区域在经过两级动叶的做功后会沿着转动方向偏转一定角度;越往下游,畸变强度最大的区域越靠近叶尖部位;在近失速工况,畸变强度最大的区域出现在叶尖部位,且在第一级叶尖处观察到严重的不稳定流动现象,如叶顶泄漏流和二次流动,这加剧了畸变的程度。 展开更多
关键词 轴流压气机 总压畸变 傅里叶分析 畸变强度 相位
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吸力面合成射流对某亚音速轴流压气机转子性能的影响
8
作者 王广 吴青 +1 位作者 廖英可 楚武利 《动力工程学报》 北大核心 2025年第1期37-44,共8页
为了研究吸力面合成射流对亚音速轴流压气机气动性能的影响,以一台高转速亚音速轴流压气机转子为对象开展数值研究。结果表明:受到合成射流激励后,压气机流量裕度减小了1.3%,但峰值效率提升了0.47%;分析内部流场后发现,叶顶泄漏及分离... 为了研究吸力面合成射流对亚音速轴流压气机气动性能的影响,以一台高转速亚音速轴流压气机转子为对象开展数值研究。结果表明:受到合成射流激励后,压气机流量裕度减小了1.3%,但峰值效率提升了0.47%;分析内部流场后发现,叶顶泄漏及分离损失、通道损失是该压气机的主要损失来源,在叶片的吸力面布置合成射流激励能够有效减少叶顶泄漏及吸力面分离损失、通道损失和出口损失,而且合成射流的吸气作用相比吹气作用对于减少压气机损失更为有利;受到激励后,压气机通道内的气流径向速度更大且向叶顶聚集,导致叶顶堵塞反而比原型压气机更加严重,使得稳定裕度略有下降。 展开更多
关键词 轴流压气机 气动性能 合成射流 稳定裕度 数值模拟
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级间引气对轴流压气机1.5级叶片颤振特性分析
9
作者 王昊者 方世川 +3 位作者 赵家毅 梁崇治 叶巍 陆庆飞 《航空发动机》 北大核心 2025年第3期96-102,共7页
为研究近叶片前缘抽气和近叶片后缘抽气2种抽气位置在不同抽气量下对叶片增压比特性、效率特性等的影响,以轴流压气机1.5级叶片为研究对象,基于计算流体力学和计算结构力学相结合的流固耦合理论,建立适用于叶片颤振特性分析的瞬态叶片... 为研究近叶片前缘抽气和近叶片后缘抽气2种抽气位置在不同抽气量下对叶片增压比特性、效率特性等的影响,以轴流压气机1.5级叶片为研究对象,基于计算流体力学和计算结构力学相结合的流固耦合理论,建立适用于叶片颤振特性分析的瞬态叶片排颤振计算模型,结合增压比和效率特性,分析了气动功、马赫数等分布情况,并在不同位置下,以0.005、0.010、0.015 kg/s的引气量,开展了级间引气对转子叶片颤振特性的影响分析。结果表明:级间引气会造成1.5级叶片3排模型增压比和效率等气动性能参数发生规律性变化,并且影响1.5级叶片3排模型气动稳定度,扩展了流场稳定工作范围,具有扩稳作用,影响程度与引气量大小和位置有关;在近叶片前缘位置引气,叶片稳定度提高且随着引气量的增大,作用在叶片上的气动功降低,叶片稳定度提高5.88%;在近叶片后缘位置引气,叶片稳定度降低且随着引气量的增大,作用在叶片上的气动功提高,叶片稳定度降低19.26%。 展开更多
关键词 颤振 轴流压气机1.5级叶片 级间引气 气动功 航空发动机
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轴流/离心组合压气机总温进气畸变衍化机制的数值研究
10
作者 马宁 南希 +2 位作者 唐方明 张锦纶 刘若阳 《推进技术》 北大核心 2025年第8期95-105,共11页
为探索周向总温进气畸变在涡轴/涡桨及其他中小型航空发动机压缩系统内的衍化机制,针对具有典型轴流/离心级匹配特性的组合压气机开展了全圆周非定常数值模拟研究。结果表明,总温进气畸变会降低轴流级畸变区内的总压比,并在下游离心级... 为探索周向总温进气畸变在涡轴/涡桨及其他中小型航空发动机压缩系统内的衍化机制,针对具有典型轴流/离心级匹配特性的组合压气机开展了全圆周非定常数值模拟研究。结果表明,总温进气畸变会降低轴流级畸变区内的总压比,并在下游离心级进口诱导产生时均畸变强度为1.61%的周向总压畸变。该畸变区使离心叶轮对应通道内的叶尖区域主流/泄漏流交界面率先到达前缘截面,进而触发离心级发生局部流动失稳,并最终导致组合压气机失稳。 展开更多
关键词 中小型航空发动机 轴流/离心组合压气机 进气畸变 总温畸变 畸变衍化 流动失稳
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基于试验设计的高负荷轴流压气机叶顶喷气参数化研究 被引量：10
11
作者 王维 楚武利 张皓光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期178-186,共9页
为了揭示叶顶喷气对压气机稳定裕度的影响规律,对一跨声速轴流压气机进行三维非定常数值模拟,结合试验设计与统计学分析的方法对叶顶喷气展开参数化研究,并分析了叶顶喷气的扩稳机理。研究表明,叶顶喷气整体上提升了压气机的性能,通过... 为了揭示叶顶喷气对压气机稳定裕度的影响规律,对一跨声速轴流压气机进行三维非定常数值模拟,结合试验设计与统计学分析的方法对叶顶喷气展开参数化研究,并分析了叶顶喷气的扩稳机理。研究表明,叶顶喷气整体上提升了压气机的性能,通过激励叶顶环壁附面层抑制叶顶泄漏涡堵塞,达到提升压气机稳定裕度的目的。同时,叶顶喷气会引起压气机失速类型的变化。不同喷气量下的喷气规律是不同的,喷气量与喉部高度、喷气角度间存在交互作用。喷气量较小时应减小喷嘴喉部高度,在相对坐标系下沿转子叶顶前缘中弧线方向喷气;喷气量较大时应增加喉部高度,避免引起叶顶过载失速,喷气应提供正预旋来减小叶顶攻角。喷嘴应与转子叶顶前缘保持一定距离。 展开更多
关键词 轴流压气机 叶顶喷气 稳定裕度 叶顶泄漏涡 试验设计 统计学分析
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叶顶喷气对高负荷轴流压气机性能的非定常影响机理 被引量：7
12
作者 王维 楚武利 张皓光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期905-913,共9页
为了揭示叶顶喷气对高负荷压气机气动性能和稳定裕度的非定常影响机理,对一跨声速轴流压气机进行六通道三维非定常数值模拟,定量分析了两种喷嘴作用下压气机内部流场的变化。研究表明叶顶喷气提升了压气机的总压比和稳定裕度,对效率的... 为了揭示叶顶喷气对高负荷压气机气动性能和稳定裕度的非定常影响机理,对一跨声速轴流压气机进行六通道三维非定常数值模拟,定量分析了两种喷嘴作用下压气机内部流场的变化。研究表明叶顶喷气提升了压气机的总压比和稳定裕度,对效率的影响不大,喷气量决定了对压气机气动性能的影响程度。喷气引起叶顶进出口流量的非同步周期性变化,当喷气流沿通道到达转子尾缘后完成对叶顶的降载作用,叶顶负荷呈周期性变化。喷嘴喉部高度不变时,27.3%和54.6%的周向覆盖比例分别获得3.3%和3.6%的裕度改进,分析可知喷气的扩稳效果取决于喷气对叶顶堵塞的抑制在通道出口产生的影响。喷气流在通道中的流动延迟使得喷气对通道出口堵塞抑制的时间大于对通道进口堵塞的抑制时间,因而较小宽度的喷嘴可以保证对叶顶堵塞的有效抑制,增加喷嘴的宽度对稳定裕度的影响不大。 展开更多
关键词 轴流压气机 数值模拟 叶顶喷气 稳定裕度 非定常影响 叶顶堵塞
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高负荷两级轴流压气机耦合型机匣处理的设计研究 被引量：5
13
作者 王维 楚武利 张皓光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2365-2373,共9页
为了提升高负荷两级轴流压气机的失速裕度,在分析传统缝式机匣处理无法扩稳的流动机理基础上,设计了一种耦合型机匣处理结构,采用三维数值模拟对该结构进行了优化设计。针对优化的耦合型机匣处理进行了非定常数值模拟,阐述了该机匣处理... 为了提升高负荷两级轴流压气机的失速裕度,在分析传统缝式机匣处理无法扩稳的流动机理基础上,设计了一种耦合型机匣处理结构,采用三维数值模拟对该结构进行了优化设计。针对优化的耦合型机匣处理进行了非定常数值模拟,阐述了该机匣处理的扩稳机理以及机匣处理作用下压气机新的失速机制。研究表明,两级高负荷压气机的失速由第一级转子叶顶强激波诱发的附面层分离引起,缝式机匣处理无法有效消除该附面层分离引起的通道堵塞,因而无法提高该压气机的失速裕度。耦合型机匣处理结合了缝式机匣处理和自循环机匣处理各自的优势,将第一级转子叶顶的低能流体抽吸至进口导叶通道,极大改善了转子叶顶的流动状况,使压气机的稳定工作范围提高了49.3%,设计点效率提升了0.54%。在耦合型机匣处理的作用下,静子通道内集中脱落涡诱发的通道堵塞成为触发压气机失速的新因素。 展开更多
关键词 轴流压气机 缝式机匣处理 耦合型机匣处理 失速裕度 集中脱落涡
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轴向非均匀叶顶间隙对压气机特性的影响
14
作者 王巍 胡嘉伟 +2 位作者 孙伟文 何武亮 张宇 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期10-16,共7页
压气机叶顶间隙对压气机性能影响较大,为了研究间隙轴向非均匀性产生原因以及对压气机特性的影响程度,基于1.5级轴流压气机试验台开展了压气机性能和叶顶间隙变化规律的试验研究。在不考虑安装、制造等可能对叶顶间隙不均匀性产生影响... 压气机叶顶间隙对压气机性能影响较大,为了研究间隙轴向非均匀性产生原因以及对压气机特性的影响程度,基于1.5级轴流压气机试验台开展了压气机性能和叶顶间隙变化规律的试验研究。在不考虑安装、制造等可能对叶顶间隙不均匀性产生影响的情况下,采用单向流-固耦合数值方法分析了轴向非均匀间隙变化规律及产生原因。结果表明:在研究的转速范围内,叶顶间隙沿轴向的测量值几乎呈线性变化,且间隙非均匀变化后,虽然压气机效率/压比特性变化不大,但严重影响了压气机的稳定工作范围,其中稳定裕度最大降低玉约20%;叶顶轴向间隙变化的原因主要是由旋转离心力以及热应力造成叶顶间隙轴向非均匀性变化,其中,离心力造成的总变形在设计转速下占比70%,轮毂在运行状态下的变形是叶顶间隙轴向非均匀变化的主要原因;与叶顶间隙均匀情况下相比,轴向间隙非均匀变化造成动叶叶顶处熵增增大,而后排静叶进气方向与静压分布的改变造成了流动分离与尾迹掺混,扩大了静叶尾迹范围,使压气机提前发生了失速,影响了压气机稳定工作范围。 展开更多
关键词 轴向非均匀叶顶间隙 轴流压气机 单向流固耦合 压气机特性
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基于L形凹槽的压气机级静叶端区流动控制研究
15
作者 吴艳辉 黄令举 +2 位作者 王东 张紫云 王博 《推进技术》 北大核心 2025年第6期88-100,共13页
为了探寻端壁L形凹槽在压气机级环境下的流动控制效果,本文以单级轴流压气机为研究对象,在静叶机匣上开设L形凹槽,通过数值计算确定其最优设计参数并揭示其流动控制机理。结果表明:在切向槽长度为0.4、宽度为0.2、深度等于0.75时,L形凹... 为了探寻端壁L形凹槽在压气机级环境下的流动控制效果,本文以单级轴流压气机为研究对象,在静叶机匣上开设L形凹槽,通过数值计算确定其最优设计参数并揭示其流动控制机理。结果表明:在切向槽长度为0.4、宽度为0.2、深度等于0.75时,L形凹槽对于压气机级的调控效果最优,其中效率可以提升0.6%、综合裕度提升35.3%。L形凹槽主要流动控制机理为:它产生的流向涡在向下游移动时带走大量低能流体并减小横向压差的干涉,从而抑制角区分离的发展,阻碍尾缘绕流逆向移动的过程,推迟端壁附面层分离的起始位置,削弱横向二次流对反流区的增强作用。最终使总压损失系数减小,静压系数和有效流通面积上升,压气机流动结构趋于稳定。 展开更多
关键词 单级轴流压气机 流动控制 L形凹槽 静叶机匣 角区分离
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叶尖小翼周向最宽位置对高负荷压气机级特性影响的研究
16
作者 赵傲 胡义 +1 位作者 吴宛洋 钟兢军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期70-81,共12页
针对叶尖小翼扩稳技术,采用数值方法在改变叶尖小翼宽度的基础上,考虑了叶尖小翼几何形状的周向最宽位置对高负荷压气机级性能的影响。研究结果表明,叶尖小翼宽度越大且最宽位置靠近叶片两端时,压气机级的稳定工作裕度的提升越明显。叶... 针对叶尖小翼扩稳技术,采用数值方法在改变叶尖小翼宽度的基础上,考虑了叶尖小翼几何形状的周向最宽位置对高负荷压气机级性能的影响。研究结果表明,叶尖小翼宽度越大且最宽位置靠近叶片两端时,压气机级的稳定工作裕度的提升越明显。叶尖小翼宽度为2.0倍叶顶宽度时,且周向最宽位置位于转子前缘25%轴向弦长时,叶尖小翼最多使叶顶泄漏流的质量流量减少了7.66%,提升了压气机级通道内流体的轴向速度,抑制了转子及静子叶片叶表的分离情况,从而延缓了压气机级的失速,压气机级的稳定工作裕度提升了29.18%。 展开更多
关键词 高负荷压气机 叶尖小翼 级特性 稳定工作裕度 数值研究
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机匣处理作用下高负荷轴流压气机转/静子匹配设计研究 被引量：1
17
作者 王维 李轩 +2 位作者 卢金玲 罗兴锜 楚武利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1505-1513,共9页
为了探索机匣处理作用下转/静子的轴向匹配方法以进一步提高压气机级的失速裕度,研究了静子的叶型安装角及"弯"、"掠"规律对压气机性能的影响,针对机匣处理与优化静子的组合结构进行了非定常数值模拟,阐述了该结构... 为了探索机匣处理作用下转/静子的轴向匹配方法以进一步提高压气机级的失速裕度,研究了静子的叶型安装角及"弯"、"掠"规律对压气机性能的影响,针对机匣处理与优化静子的组合结构进行了非定常数值模拟,阐述了该结构的扩稳机理以及压气机新的失速机制。研究结果表明,在机匣处理作用下,静子成为压气机失速的触发因素,通过对静子叶型安装角及"弯"、"掠"规律的优化均可进一步提高压气机级的失速裕度,其中改变静子"弯"型对压气机级失速裕度的改善最大。组合应用机匣处理与尖部反弯根部正弯静子后,压气机效率基本不变,失速裕度提升了80.2%,较单独使用机匣处理提升30.9%。在该组合结构作用下,压气机的失速由静子触发,静子叶根吸力面在激波作用下发生附面层分离,且与轮毂表面附面层相互作用形成角区涡,接近失速边界时,静子叶根形成"前缘溢流,尾缘反流"现象,造成静子通道的大范围堵塞,诱发压气机失速。压气机级的扩稳应充分考虑机匣处理的影响,对静子进行优化设计。 展开更多
关键词 轴流压气机 机匣处理 转/静子匹配 失速裕度 静子“弯掠”
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扩张间隙分布对压气机性能及流场结构的作用机理研究
18
作者 吴永惠 张成烽 丁冠东 《流体机械》 北大核心 2025年第1期41-50,共10页
为了探究非平行式转子叶尖间隙结构对压气机性能的影响,首先研究不同转子叶尖间隙值对压气机性能及流场结构的影响,得到较优间隙值,然后在设计间隙值和较优间隙值的基础上进行改型,提出3种扩张间隙分布方案,以及扩张间隙分布对压气机性... 为了探究非平行式转子叶尖间隙结构对压气机性能的影响,首先研究不同转子叶尖间隙值对压气机性能及流场结构的影响,得到较优间隙值,然后在设计间隙值和较优间隙值的基础上进行改型,提出3种扩张间隙分布方案,以及扩张间隙分布对压气机性能及流场结构的作用机理。结果表明,当转子叶尖间隙为0.5τ时,压气机的稳定裕度改进量较大,在近失速点压气机性能较优越,近失速点的流场结构相对较好,故0.5τ方案(P2)为较优间隙值;若将平行间隙分布P2改为扩张间隙分布D1,D2和D3方案后,转子压力面附近低能流体涡团得到抑制,吸力面尾缘附近低速区也得到了进一步吹除,径向潜流所带来的负面影响被进一步削弱;相比P2方案,D1,D2和D3方案在98%叶高处的增压比分别提高了1.6%,1.9%和2.4%,流量拓宽比分别增加了3.18%,8.56%和6.20%,稳定裕度改进量分别提高了0.59%,1.45%,1.55%,峰值效率改进量基本相差不大。研究结果可为叶尖间隙的优化改进提供理论依据。 展开更多
关键词 叶尖间隙分布 轴流压气机 间隙流动控制 压气机性能
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高负荷轴流压气机喘振时叶片动应力 被引量：3
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作者 曹传军 况成玉 姜逸轩 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第27期11850-11857,共8页
喘振是压气机中的一种气动失稳形式,破坏性极大。对某高负荷十级轴流压气机喘振过程中叶片的动应力变化开展了试验研究,结果表明喘振时叶片出口脉动静压首先突增,0.1 s后叶片动应变增长至最高值,叶片第二阶动应力已超过疲劳极限,使叶片... 喘振是压气机中的一种气动失稳形式,破坏性极大。对某高负荷十级轴流压气机喘振过程中叶片的动应力变化开展了试验研究,结果表明喘振时叶片出口脉动静压首先突增,0.1 s后叶片动应变增长至最高值,叶片第二阶动应力已超过疲劳极限,使叶片产生了高周疲劳损伤,出口脉动静压存在与叶片第二阶频率及叶片通过频率相关的后行波/前行波分量,但没有集中出现在某一固定节径下;对叶片开展了颤振数值模拟,结果表明叶片前三阶的积累功小于零,对数衰减率大于零,未发生颤振;通过增加叶片厚度提高叶片频率来提升叶片抗振能力,叶片根部相对最大厚度从0.076增加至0.089,叶片一弯频率对应的共振转速提高了15.2%;试验表明在75%换算转速进喘时,叶片相对应变降低了18%,本文提高叶片频率的方法很好地解决了工程中出现的转子叶片进喘时动应力突增的问题。 展开更多
关键词 轴流压气机 高负荷 多级 喘振 颤振 动应力
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加工偏差对压气机转子气动稳定性影响的不确定性研究
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作者 孔令晨 李相君 +2 位作者 鲁庆 朱政宇 周倩 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期447-456,共10页
为了研究叶片加工偏差对压气机稳定性的影响,在构建叶片表面加工偏差的同时考虑了叶型轮廓间的相关性从而建立了一种几何不确定性降阶模型。通过CFD计算裕度改进量后使用神经网络预测不确定输入变量与裕度改进量的关系。使用伪蒙特卡洛... 为了研究叶片加工偏差对压气机稳定性的影响,在构建叶片表面加工偏差的同时考虑了叶型轮廓间的相关性从而建立了一种几何不确定性降阶模型。通过CFD计算裕度改进量后使用神经网络预测不确定输入变量与裕度改进量的关系。使用伪蒙特卡洛方法生成大量样本并进行敏感性分析。此外,根据敏感性分析的结果,进一步观测流场的细微变化来了解加工偏差影响压气机稳定性的机理。结果表明:尽管在加工偏差作用下稳定裕度平均值几乎等同于设计值,但考虑极限情况下加工偏差可使稳定裕度下降约3%。对稳定裕度影响最明显的2个参数分别是叶根弦长和叶顶最大厚度,它们通过影响叶片吸力面的径向二次流进而影响叶顶的堵塞。此外,还观察到叶顶最大厚度的减小还会影响吸力面的附面层分离从而产生额外影响。 展开更多
关键词 加工偏差 轴流压气机 气动稳定性 神经网络 不确定性分析
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