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叶片加工误差对压气机叶栅气动性能的影响 被引量：53
1
作者 高丽敏 蔡宇桐 +1 位作者 曾瑞慧 田林川 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期525-531,共7页
压气机叶片在加工过程中会造成加工成型的叶片与设计者的初衷有一定的偏差。为了获知偏差对叶片气动性能的影响,结合我国现有的叶片检测方法,采用单因素法数值研究了叶片扭转、轮廓度、前后缘半径、前后缘形状及弦长误差对叶片气动性能... 压气机叶片在加工过程中会造成加工成型的叶片与设计者的初衷有一定的偏差。为了获知偏差对叶片气动性能的影响,结合我国现有的叶片检测方法,采用单因素法数值研究了叶片扭转、轮廓度、前后缘半径、前后缘形状及弦长误差对叶片气动性能的影响规律。研究结果表明,不同位置、不同大小的误差对性能影响不一,其中叶型扭转、轮廓度及前缘(半径、形状)误差是影响性能的主要参数,而尾缘(半径、形状)误差对性能影响不明显。其中0.5°的扭转误差会恶化性能高达46.56%,0.1mm的轮廓误差最高恶化性能达20.40%。所获得的误差影响规律可以用于提供合理的加工技术要求及制定叶片质量评判标准。 展开更多
关键词 加工误差 压气机叶片 平面叶栅 气动性能
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加工误差对压气机叶片气动性能影响试验研究 被引量：17
2
作者 高丽敏 蔡宇桐 +2 位作者 郝燕平 赵鑫 田林川 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1761-1766,共6页
压气机叶片在加工过程中不可避免的会产生一定的加工误差。为了研究加工误差对压气机叶片气动性能的影响,设计并加工了4套平面叶栅用于模拟加工中常见的前缘及轮廓误差,并通过平面叶栅吹风试验获取误差影响规律。研究结果表明,前缘形状... 压气机叶片在加工过程中不可避免的会产生一定的加工误差。为了研究加工误差对压气机叶片气动性能的影响,设计并加工了4套平面叶栅用于模拟加工中常见的前缘及轮廓误差,并通过平面叶栅吹风试验获取误差影响规律。研究结果表明,前缘形状误差及正轮廓误差使得性能下降,前者使得叶型损失最高增加了23.4%而后者使得叶型损失最高增加了40.1%;此外负轮廓误差使得叶型性能有所提高,最高使得叶型损失降低16.6%。对应的影响规律可以用于提供合理的加工技术要求及制定合理的叶片检测标准。 展开更多
关键词 加工误差 压气机叶片 吹风试验 气动性能
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端壁倒圆对高负荷压气机叶栅性能及流场影响的机理探究 被引量：8
3
作者 李兰攀 楚武利 张皓光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2743-2752,共10页
为了改善压气机端壁区流动状况,减小流动损失,对一大尺度低速(不可压)压气机叶栅设计了五种倒圆结构。通过Numeca全三维数值方法进行模拟,结果表明,在原叶栅失速工况下,损失降低最多的达到了5.22%,但在设计工况下增加了1.12%。分析了此... 为了改善压气机端壁区流动状况,减小流动损失,对一大尺度低速(不可压)压气机叶栅设计了五种倒圆结构。通过Numeca全三维数值方法进行模拟,结果表明,在原叶栅失速工况下,损失降低最多的达到了5.22%,但在设计工况下增加了1.12%。分析了此叶栅端壁区性能及流场改善的机理,给出了其余四种结构效果不佳的原因。对于效果最好的叶栅,倒圆的存在将失速因子降低了41.29%,使其能够适应更大的来流攻角范围。近端壁处吸力面的流动分离得到明显抑制,马蹄涡强度和逆流区减小,出口流动更加均匀,二次流能量显著减小,从而在整体上降低了损失,改善了角区流动。 展开更多
关键词 压气机叶栅 端壁倒圆 数值模拟 角区流动 损失
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不同轴向引气位置对自循环机匣处理的影响研究 被引量：7
4
作者 晏松 楚武利 +1 位作者 张皓光 刘凯 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1478-1489,共12页
针对转子失速时叶顶的具体流动情况,基于抽吸叶顶堵塞区低速流体的目的,设计了四种新的自循环机匣处理方案,探究其扩稳机理与常规自循环机匣处理的作用差异。数值计算选用Numeca Fine软件包的Euranus求解器,计算结果表明,通过抽吸叶顶... 针对转子失速时叶顶的具体流动情况,基于抽吸叶顶堵塞区低速流体的目的,设计了四种新的自循环机匣处理方案,探究其扩稳机理与常规自循环机匣处理的作用差异。数值计算选用Numeca Fine软件包的Euranus求解器,计算结果表明,通过抽吸叶顶堵塞区低速流体设计的自循环机匣处理结构,其达到的扩稳效果高于常规的自循环机匣处理。在优化设计中,当轴向引气位置位于转子叶顶堵塞区核心附近时,达到的扩稳效果最好,最大综合裕度改进量能达到15.00%。此外,本文还分析了自循环机匣处理后转子叶顶流场的差异,得出自循环机匣处理的扩稳机理在于把造成叶顶区堵塞流动的低速气流吸走,抑制了叶顶泄漏流动,改善了叶顶区的流动状况,以此来扩大转子的稳定工作范围。 展开更多
关键词 压气机 自循环机匣处理 引气 叶顶泄漏流动
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叶片表面粗糙度对压气机叶栅内三维角区分离及损失研究 被引量：3
5
作者 刘凯 楚武利 +3 位作者 张皓光 陈向艺 李金鸽 李兰攀 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期504-514,共11页
在实际使用过程中,压气机容易由于腐蚀磨损等原因导致叶片表面粗糙度增加,这将使得整级压气机的气动性能下降。与此同时,由轮毂横向流所诱发的角区分离也将造成巨大的流动损失。为了探究叶表粗糙度变化是否会促进角区分离的产生,以及粗... 在实际使用过程中,压气机容易由于腐蚀磨损等原因导致叶片表面粗糙度增加,这将使得整级压气机的气动性能下降。与此同时,由轮毂横向流所诱发的角区分离也将造成巨大的流动损失。为了探究叶表粗糙度变化是否会促进角区分离的产生,以及粗糙度变化对压气机内损失类型的影响,借助CFX商用软件对低雷诺数扩压叶栅展开数值计算研究。同时,还引入Gamma模型来研究粗糙度变化对转捩的影响。研究发现,叶片表面粗糙度的增加将使得分离转捩和旁路转捩加强,但对逆转捩影响较小。此外,借助损失源分析方法,将叶栅内的损失分为前缘损失、叶型摩擦损失、二次流损失和尾迹损失。结果表明,在角区分离严重且表面等效砂砾粗糙度增加到50μm时,相比于光滑情况,其总损失增加了9.6%。借助拓扑分析,可以发现随粗糙度增加,前缘分离泡不断前移,扰乱前缘部分流动,由此导致的前缘损失随粗糙度变化最为明显。 展开更多
关键词 压气机叶栅 粗糙度 损失 角区分离 拓扑分析
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引气对跨声速压气机稳定性的影响 被引量：5
6
作者 晏松 楚武利 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期123-130,137,共9页
以NASA Rotor 37为研究对象,采用数值模拟方法开展了叶顶引气对转子稳定性的影响研究。结果表明:叶顶引气可以提高转子的稳定性,引气的扩稳机理在于引气口的抽吸作用,这种作用使得转子叶顶低速堵塞区域减小,增强了转子叶顶的流通能力,... 以NASA Rotor 37为研究对象,采用数值模拟方法开展了叶顶引气对转子稳定性的影响研究。结果表明:叶顶引气可以提高转子的稳定性,引气的扩稳机理在于引气口的抽吸作用,这种作用使得转子叶顶低速堵塞区域减小,增强了转子叶顶的流通能力,达到扩稳的目的;引气位置和引气质量流量对转子稳定性的影响具有交互作用,在0.5%和1.0%引气质量流量比下,随着引气位置的后移,转子稳定工作裕度逐渐减小,在1.5%引气质量流量比下,随着引气位置的后移,转子稳定工作裕度却呈现先增大后减小的趋势;引气位置在20%叶片叶顶轴向弦长(C)处时,随着引气质量流量的增加,转子稳定工作裕度先增大后减小,而引气位置在60%C和100%C处时,随着引气质量流量的增加,转子稳定工作裕度逐渐增大。 展开更多
关键词 压气机 引气 稳定工作裕度 叶顶堵塞
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叶顶引气位置对自循环机匣处理扩稳能力的研究 被引量：4
7
作者 晏松 楚武利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2731-2738,共8页
为了探究自循环机匣处理的引气口位置在叶顶变化时对压气机稳定性的影响,以亚声速压气机孤立转子为研究对象,采用数值模拟的方法对3种叶顶不同引气位置的自循环机匣处理方案进行了扩稳能力的研究。结果显示,引气位置在叶顶沿轴向变化时,... 为了探究自循环机匣处理的引气口位置在叶顶变化时对压气机稳定性的影响,以亚声速压气机孤立转子为研究对象,采用数值模拟的方法对3种叶顶不同引气位置的自循环机匣处理方案进行了扩稳能力的研究。结果显示,引气位置在叶顶沿轴向变化时,3种引气位置获得的流量裕度分别为5.43%,22.77%,18.23%,扩稳能力呈现出先增强后减弱的趋势,引气位置越靠近叶顶低速阻滞区核心,扩稳能力越强。对自循环机匣处理后的叶顶流场进行分析,可知在叶顶引气的自循环机匣处理的扩稳机理在于:通过抽吸叶顶处低速阻滞流体和抑制叶顶泄漏流动来改善叶顶区的流动状况,从而达到扩稳目的。 展开更多
关键词 压气机 自循环机匣处理 引气 叶顶泄漏流动
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垂直于叶片弦线方向喷气对转子稳定性的影响研究 被引量：2
8
作者 晏松 楚武利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期791-801,共11页
以NASA Rotor37为研究对象,采用数值模拟的方法进行叶顶喷气对转子稳定性的影响研究。研究表明,在叶顶垂直于叶片弦线方向喷气可以达到扩稳效果,其扩稳机理在于通过喷口喷射出的高速射流把叶顶泄漏流吹向转子吸力面,减弱了叶顶泄漏流对... 以NASA Rotor37为研究对象,采用数值模拟的方法进行叶顶喷气对转子稳定性的影响研究。研究表明,在叶顶垂直于叶片弦线方向喷气可以达到扩稳效果,其扩稳机理在于通过喷口喷射出的高速射流把叶顶泄漏流吹向转子吸力面,减弱了叶顶泄漏流对主流的影响,使得转子叶顶堵塞区域减小,改善了叶顶区域的流通状况,从而得到扩稳效果。在喷气流量对转子稳定性的研究中,喷气流量越大,对增强稳定性越有利。在所选取的1%,1.5%和2%三种喷气流量水平下,2%的喷气流量可以使转子的流量裕度提高4.24%,综合裕度改进量提高5.16%。此外,不同喷气流量对转子的流场影响不同,随着喷气流量的增大,除了可以降低叶顶前缘负荷外,还可以通过将激波位置推向下游,从而有利于减弱流动分离,对转子稳定性的提升更为有利。 展开更多
关键词 叶顶喷气 泄漏流动 扩稳 堵塞 转子
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自循环机匣周向偏置对轴流压气机非定常流场的影响 被引量：2
9
作者 钟翌铭 楚武利 +1 位作者 杨晶晶 赵伟光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2193-2206,共14页
以NASA Rotor 35为研究对象,设置了15°,0°和-15°三种不同周向偏置度数的自循环机匣,利用NUMECA软件包进行三维非定常数值模拟,以研究机匣处理对压气机非定常流场的影响。计算结果表明,针对NASA Rotor 35,由通道激波与叶... 以NASA Rotor 35为研究对象,设置了15°,0°和-15°三种不同周向偏置度数的自循环机匣,利用NUMECA软件包进行三维非定常数值模拟,以研究机匣处理对压气机非定常流场的影响。计算结果表明,针对NASA Rotor 35,由通道激波与叶顶泄漏涡相互作用导致的失速,不同周向偏置角度的自循环机匣处理均能够较好地拓宽压气机的稳定工作范围,且几乎不影响压气机峰值效率。其中周向偏置15°的自循环机匣虽然流量裕度改进量最大,但是压气机的压比下降较大。周向偏置后自循环机匣的扩稳能力不再遵循传统上以回流量、喷嘴出口速度和自循环装置内的流动损失来关联扩稳效果的经验规律,而是由桥路和流场耦合的非定常过程导致的。其喷射和抽吸作用对叶顶流场的激励使得叶顶静压分布、泄漏流产生周期性波动,不同物理量峰值在时域上存在相位延迟。 展开更多
关键词 轴流压气机 自循环机匣处理 周向偏置 非定常 扩稳机理
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狭缝喷注-发散冷却的综合冷却效果数值研究 被引量：5
10
作者 渠立红 张靖周 谭晓茗 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期849-856,共8页
为了研究发散孔阵列上游设置狭缝喷注的狭缝喷注-发散冷却组合方式的综合冷却效果,采用数值模拟方法对其冷却效果进行了研究,并在相同的冷却空气流量下与纯发散冷却方式进行了对比分析。结果表明:狭缝-发散孔组合冷却方式显著改善了发... 为了研究发散孔阵列上游设置狭缝喷注的狭缝喷注-发散冷却组合方式的综合冷却效果,采用数值模拟方法对其冷却效果进行了研究,并在相同的冷却空气流量下与纯发散冷却方式进行了对比分析。结果表明:狭缝-发散孔组合冷却方式显著改善了发散孔阵列前区的冷却效果,平均冷却效果可以提升12%~16%;该组合冷却方式因狭缝喷注的分流而使得发散孔吹风比相对纯发散冷却有所减小,导致在小吹风比下发散孔下游区域的综合冷却效果低于单纯发散冷却结构,而在吹风比较大时,组合冷却方式与单纯发散冷却结构在发散孔阵列后区的综合冷却效果基本一致;随着狭缝高度的增加,发散孔阵列前区的综合冷却效果有所增强,而在发散孔阵列后区,综合冷却效果却略有下降。 展开更多
关键词 狭缝喷注 发散冷却 组合冷却方式 综合冷却效果 数值模拟
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