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
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
,
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
卢新根
,
楚武利
,
朱俊强
,
王如根
工程热物理学报
采用试验和数值模拟的方法研究了梯状间隙结构对轴流压气机转子性能以及内部流动的影响,在某单级轴流压气机试验台上,在5059 r/min和8130 r/min两个换算转速下分别对三种不同的机匣结构进行了详细的试验测试,结果表明:与具有设计间隙的实壁机匣结构相比,两个转速下梯状间隙结构的引入能够在扩大压气机的稳定工作裕度的同时使得压气机所有流量工况下的压比和效率均有一定程度的改善;对具有梯状间隙的压气机转子内部流场进行了详细的数值模拟,揭示阶梯状间隙结构内部流动机理.
关键词:
轴流压气机
,
梯状间隙
,
机匣处理
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
卢新根
,
朱俊强
,
楚武利
工程热物理学报
本文首先利用动态测试手段和非定常数值模拟手段探讨了亚音速条件下叶顶复杂流动机制触发轴流压气机内部流动失稳机制.然后利用全三维非定常数值模拟技术对二种不同处理机匣与亚音速压气机转子叶顶流场之间的耦合流动机制进行了详细的分析,对比分析了处理机匣引入前后压气机叶顶流场结构的变化,研究结果表明:顶部间隙泄漏流所导致的堆积在叶片通道相邻叶片压力面附近的阻塞是触发该压气机内部流动失稳的主要的机制,而处理机匣结构能够抑制或者吸除叶顶区域由于顶部间隙泄漏流导致的阻塞,推迟相邻叶片压力面前缘附近间隙泄漏流溢流的出现,从而提高压气机的失速裕度.
关键词:
轴流压气机
,
流动失稳
,
机匣处理
,
数值模拟
,
顶部间隙泄漏流
吴艳辉
,
楚武利
,
卢新根
工程热物理学报
以一单级轴流压气机实验台为研究对象,对其内部流动进行了全工况的数值模拟.数值计算结果与实验测量结果对比分析表明程序很好地预测出了单级压气机的总性能和基元性能.数值分析峰值效率和失速边界工况下动叶和静叶间隙区域流动结构的变化表明:随着压气机的运行工况由峰值效率点向失速边界点移动,动、静叶间隙泄漏涡向下游发展过程中产生的阻塞效应明显增强,该阻塞效应是导致压气机失速的主要原因.
关键词:
轴流压气机
,
数值模拟
,
泄漏涡
