吴艳辉
,
稂仿玉
,
王晓
,
吴俊峰
工程热物理学报
以某叶尖失速型的轴流压气机转子为研究对象,开展了无叶尖喷气以及喷气量为1％边界流量情况的全通道非定常数值模拟.数值探针监测结果表明:不喷气时出现了与实验测量结果一致的突尖型失速,而喷气情况下出现的是模态型失速.对比叶尖喷气下不同工况点的瞬态流场发现:在喷气流影响的径向范围内,喷嘴右侧通道中间隙泄漏流和吸力面尾缘分离耦合作用形成的流动阻塞,随着流量的减小逆转子转动方向沿周向扩展;而喷气流影响的径向范围外,喷嘴左侧通道中吸力面尾缘分离形成的流动阻塞顺转子转动方向沿周向扩展.这种流动阻塞格局的发展演化是喷气情况下出现模态扰动的原因.
关键词:
叶尖喷气
,
非定常数值模拟
,
突尖型失速,模态型失速
吴艳辉
,
赵奎
,
田江涛
,
楚武利
工程热物理学报
对跨音压气机Rotor35进行单通道全三维定常/非定常数值模拟,并与试验总性能和流场分布对比校核了数值计算精度。以此为基础开展的近失速工况点的非定常计算发现,来自相邻叶片通道未形成泄漏涡的间隙泄漏流体与来流、激波与泄漏涡干涉形成的低能破碎区相互作用形成了叶尖二次涡。叶尖二次涡向下游运动过程中,其所处的位置和产生的阻塞影响了近叶顶载荷的分布,最终使得叶尖部流场出现了循环往复的自维持的非定常波动现象。
关键词:
轴流压气机
,
非定常流动
,
泄漏涡
,
叶尖二次涡
田江涛
,
吴艳辉
,
李清鹏
,
楚武利
,
张皓光
工程热物理学报
以某单级轴流压气机为研究对象，采用气动探针对其级间及出口气动参数进行了测量，并对叶顶有／无间隙时的静子内部流场进行r全三维数值模拟。计算得到的带尖隙时压气饥总性能、级间及出口参数的径『旬分布与实验结果较为一致。在此基础上，对比分析厂有／无尖隙时静子端区的复杂流动结构，发现轮毂／吸力面角区失速是该压气机静子端区的主要流动特征。尢尖隙情况下，在轮毂／吸力面角区存在一个由多涡系汇聚而成的空间环涡结构，并在吸力面诱导出大量反流；而尖隙的引入破环厂该环涡结构的形成，但它在轮毂／吸力面角区形成了沿流向发展的泄漏涡、增强了通道出口径向分离涡的强度，从而增大了近失速工况点30％叶高以下高总压损失区的范围。
关键词:
静于
,
角区失速
,
尖隙泄流
,
环涡
,
反流
卢新根
,
楚武利
,
朱俊强
,
吴艳辉
工程热物理学报
轴向斜缝机匣处理能够有效地扩大压气机的稳定工作范围,本文对轴向斜缝处理机匣与亚音速压气机转子通道之间的耦合流动进行了时间精确的全三维数值模拟,数值结果所获得的总性能与试验结果符合较好.详细分析了处理机匣与转子通道之间非定常干涉现象以及处理机匣结构引入后转子顶部区域不同的流场结构,数值计算结果表明,对具有高损失高阻塞效应的间隙泄漏流及其间隙泄漏涡的控制是轴向斜缝机匣处理扩大压气机稳定工作裕度的主要原因.
关键词:
轴流压气机
,
机匣处理
,
间隙泄漏流
,
非定常干涉
吴艳辉
,
田江涛
,
李清鹏
,
张卓勋
,
楚武利
工程热物理学报
对跨音压气机Rotor35进行了多通道全三维定常/非定常叶顶喷气数值模拟。数值计算所获得实壁机匣总性能与试验结果符合良好。计算表明使用3.6%转子堵塞流量的叶顶喷气量可以获得21.4%的扩稳效果。定常计算结果显示叶顶喷气重点影响0.9叶展以上区域,使得该区域进气攻角和扩散因子减小,从而降低叶顶载荷,减小了由激波和泄漏涡相互作用形成的通道堵塞。非定常计算结果显示,叶尖喷气的扩稳效果来自两方面：一是对某一叶片叶顶的卸载作用;二是对激波/泄漏涡干扰形成的低能区重新注入轴向动量。后者对通道流通的改善作用大于前者。非常高的喷射频率使得叶顶喷气能够抑制每个通道中低速区的进一步增长,从而实现了对压气机的扩稳。
关键词:
跨音速
,
数值模拟
,
非定常
,
多通道
,
叶顶喷气
吴艳辉
,
吴俊峰
,
稂仿玉
,
王晓
工程热物理学报
采用机匣壁动态压力测量技术对某高速亚音轴流压气机转子中转数可压条件下不同工况点叶尖流场进行了测量.在对近失速工况点试验测量结果进行详细分析的基础上,结合全通道非定常的数值模拟对试验观察到的流动现象进行了解释.结果表明:随着工况点向失速边界点推进,叶尖区出现的非定常流动现象(旋转不稳定性)增强,且该非定常流动现象的活动频率随流场的调整在一定带宽范围内变化;通过非定常数值模拟结果与试验测量结果的对比分析表明,叶尖通道中以一定周期活动的TSV的出现是旋转不稳定性流动现象出现的流体动力学机制.
关键词:
轴流压气机
,
非定常性
,
叶尖二次涡
,
旋转不稳定性
卢家玲
,
楚武利
,
刘志伟
,
吴艳辉
工程热物理学报
首次对一尖部失速型的亚音轴流压气机转子进行了非轴对称机匣造型的设计和研究.本文首先分析了压气机非轴对称机匣造型与已有的非轴对称端壁造型概念的异同点,进而对本文研究的转子给出了非轴对称机匣造型的实例,对流场进行了定常与非定常的数值模拟,着重研究了非轴对称造型机匣对转子整体性能和稳定裕度的影响,对造型面对叶顶流动的改变进行了动态的分析,总结了该类机匣设计的初步经验.通过对同转子上非轴对称机匣造型与实壁机匣,周向槽和轴向槽机匣的对比,可以得出结论:精细设计的非轴对称机匣有效利用了叶顶局部压差,以及造型面的流线化,实现了对叶顶流动的优化,在不损失压气机整体性能的条件下实现了一定程度的扩稳.其应用前景值得关注和深入的研究.
关键词:
非轴对称机匣造型
,
周向槽
,
轴向槽
,
失速
,
数值模拟
吴艳辉
,
吴俊峰
,
稂仿玉
,
王晓
工程热物理学报
采用机匣壁动态压力测量技术对某高速亚音轴流压气机转子中转数可压条件下不同工况点叶尖流场进行了测量.在对试验测量结果进行详细分析的基础上,结合全通道定常数值模拟结果对试验观察到的流动现象进行了解释.结果表明:随着工况点从大流量向近失速工况推进,主流和间隙流交接面位置向叶片前缘平面推进,这是试验测量动态压力FFT分析中的整个带宽范围的高幅值区向叶片前缘平面移动的原因.当工况点推进到近失速边界的某一点时,位于叶片通道中的动态压力传感器感受信号的FFT分析中均发现了低于叶片通过频率的一定带宽的高幅值区,这表明近叶尖流场出现了类似于“旋转不稳定性”的非定常流动现象.
关键词:
轴流压气机
,
近叶尖流场
,
泄漏流
,
非定常性
吴艳辉
,
楚武利
,
张皓光
,
张燕峰
工程热物理学报
针对一小型,高速轴流压气机实验台,采用三维数值方法研究了间隙流动的稳态和非稳态特征.定常数值模拟结果表明,近失速工况下泄漏涡在叶片通道内部发生破碎,涡破碎使得堆积在机匣壁上的低能流体迅速扩散,对来流产生了很大的阻塞效应.时间精确求解结果进一步证实:随着实验台进一步节流,泄漏涡发生了大范围破碎,破碎形成的低速区迅速扩大;在平衡求解极限点上,破碎的泄漏涡开始与叶片吸力面的附面层发生相互作用,导致吸力面边界层中的低能流体也被卷入破碎的泄漏涡,进一步加剧了尖部通道的阻塞.
关键词:
轴流压气机
,
间隙流
,
涡破碎
,
数值分析
吴艳辉
,
张卓勋
,
楚武利
,
张皓光
工程热物理学报
以一带减振阻尼台的双级风扇为研究对象,对其亚音工况下的内部流场进行了更为真实的全三维数值模拟.通过对比分析计算和试验的总性能和基元性能可以看出,计算结果很好地再现了试验给出的流动信息.以此为基础对其内部流场进行了详细分析,结果表明第1级动叶叶顶吸力面附面层分离形成的低能气团及其造成的流动堵塞是该双级风扇亚音工况下流动失稳的诱发因素.
关键词:
双级风扇
,
亚音工况
,
数值模拟
,
流动稳定性
