低速轴流压气机顶部微量喷气控制失速机理的数值模拟

对低速轴流压气机的转子顶部进行微量喷气已经证明可以有效的抑制旋转失速,但通过实验研究其机理比较困难。本文对该低速轴流压气机的转子顶部进行微量喷气的失速起始过程进行了数值模拟,通过非定常流场和失速起始过程同未加喷气的情况进行比较,分析了微量喷气控制失速起始的机理。计算得到的特性线和失速点流量同实验较好吻合。     

微喷气提高轴流压气机稳定性的研究

在动叶顶部采用稳态微量喷气可以在不影响低速轴流压气机的稳态工作特性下,拓宽其工作范围。为了分析微喷气作用机理,进行了一系列不同喷气结构的实验研究,包括不同喷气角,不同喷嘴安装位置以及不同喷气量.利用高频响动态传感器测量叶尖间隙动态压力谱,分析表明微量喷气可以改变叶尖顶部泄漏涡的轨迹.     

跨音速轴流压气机叶顶间隙泄漏流对微喷气的非定常响应机制和扩稳效果研究

本文将叶顶微喷气方法应用于 NASA Rotor37 跨音速轴流压气机转子,在近失速工况,利用数值模拟方法研究了不同喷气量时叶顶间隙泄漏流对微喷气的非定常响应机理和叶顶微喷气的扩稳效果.结果表明,喷气使得叶顶区域的叶表压力随喷嘴与叶片相对位置的变化沿弦向发生波动,抑制了叶顶泄漏流的自激非定常波动,使叶顶泄漏流轨迹沿叶片吸力面向下游移动,实现了提高压气机性能和稳定性的目的.采用喷射气流的无量纲总动量可关联亚音速和跨音速轴流压气机不同喷气方案的扩稳效果,该无量纲总动量与来流总动量和喷射气流高度成反比,而与叶高和喷射气流总动量成正比.     

小波方法分析小流量喷气影响两级低速轴流压气机失速特性的动态效果研究

本文用连续小波变换和二维图像处理方法对三个不同角度的喷气试验数据进行了分析．通过对比分析，连续小波变换发现失速前转速频率成分的能量在两级动叶前的信号中出现波动现象，而这种波动的强度与喷射角有关；二维小波图像分析发现，压力场中相对于叶片通道而言的大尺度奇异性均在失速前呈波动性增强，这种波动以接近转子转速沿压气机周向旋转，喷射角度对失速前的奇异性及其波动程度有明显影响．一维小波方法和二维方法的结果相互对应，但二维方法更加具有优势．     

基于前失速先兆检测机理的叶顶喷气扩稳实验研究

拓宽轴流压气机稳定工作裕度及探索其流动失稳控制途径一直是内部流动研究的焦点。本文从前失速先兆检测机理入手,对前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性进行了关联性研究,发现了前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性有一定的关联性。在认识这类关联性的基础上,提出了基于前失速先兆捕捉的失稳控制途径,并结合DSP控制器构建扩稳控制方案,在低速轴流压气机上进行了实验验证。实验结果表明:采用叶顶喷气扩稳控制措施后,简化了原来复杂的控制机构,并为控制措施的实施预留了反馈控制时间,与原来的定常喷气控制措施相比有变工况自适应的优势。     

喷气对低速轴流压气机转子叶顶区域流动的影响

本文采用数值模拟方法研究了近失速工况动叶顶部前缘附近喷气对低速轴流压气机孤立转子叶顶区域流动的影响.受喷射气流的影响,叶顶泄漏流进行自发非定常波动的动态平衡被破坏,建立起新的周期性非定常波动;喷气不仅改变了叶顶泄漏流的起始触发位置,还影响到其形成后的形态和运行轨迹;且喷气后叶顶附近区域损失减小.     

叶尖喷气影响低速离心压气机特性的数值分析

本文采用数值模拟方法研究了进口叶尖喷气对低速离心压气机稳定工作范围的影响。计算讨论了机匣开缝和机匣安装喷嘴两种喷气方案,通过改变喷气量、喷气角、气流偏角以及喷嘴的周向布置研究不同喷气形式对压气机特性的影响。结果显示两种喷气方案均可起到拓宽压气机稳定工作范围的作用,各参数间存在最优组合使喷气的扩稳效果最佳。     

旋转进口畸变与轴流压气机旋转失速相关联的模型与实验探索

本文自行设计了轴流压气机旋转进口畸变发生装置.基于M-G模型,建立了轴流压气机旋转畸变模型.采用数值模拟和实验测量相结合的方法研究了轴流压气机在发生旋转进口畸变情况下的失速过程.试图通过分析畸变扰动与旋转失速之间关联性来探索压气机失稳的触发机理.研究结果表明:在旋转畸变条件下,压气机旋转失速总是始发于畸变扰动位置.     

低速轴流压气机旋转失速先兆特征的实验分析

本文对低速轴流压气机旋转失速先兆特征进行了分析．观测到动叶进口处模态波型失速先兆沿周向的结构变化特征和相位移动特征；比较了不同转速条件下的先兆发展规律；采用改变节流阀速率的方法，观测了外部激励对模态波发展的影响；从实时捕捉失速先兆的目的出发，对失速前期低频信号的演化特征进行了分析．     

非对称进气双面离心压气机不同后弯角离心叶轮拓稳特性研究

以非对称进气双面离心压气机为研究对象,采用数值方法研究了两侧叶轮后弯角不同的双面离心压气机在稳定工作范围上存在的差异。通过改变两侧叶轮出口后弯角的大小,平衡两侧叶轮的流量分配,进而延迟工作模式的转变,抑制后方叶轮的提前失速,达到减小双面离心压气机失速流量的效果.首先采用理论计算的方式总结出了一种求取最佳叶轮组合的方法,其次选择了两侧叶轮后弯角相差20°,10°以及原始对称叶轮三个模型进行对比分析。结果表明,两种改型方案都能够减小双面离心压气机的失速流量。两侧叶轮后弯角相差10°的叶轮组合方案能够延缓工作模式转变,并使失速流量减小.两侧叶轮的后弯角相差20°则会使得拓稳范围更宽,最终会进入前方叶轮失速状态。     

孔隙射流位置对直扩压叶栅壁面静压及流谱影响

对带有孔隙射流的某大折转角直扩压叶栅性能进行了实验研究,分析了不同位置孔隙射流对壁面静压及极限流线的影响.结果表明,孔隙射流能够改善角区流动,同时降低叶片中部损失;最佳开孔位置位于25%相对叶高处,总压损失系数相对无孔隙射流叶栅降低4.9%;孔隙位置对端壁静压的影响不大.     

进气畸变对压气机稳定性的影响

在低速大尺寸单级压气机实验器上,实验研究了动态进气畸变对压气机稳定边界的影响。并采取在静子叶片表面埋入微型压力传感器的方法,分析了压气机流场的动态压力特性。实验结果表明,动态总压畸变的旋转频率和旋转方向对压气机稳定性有很大的影响,当畸变相对转速n在0~+0．5之间时,压气机失速推迟;分析动态压力的频谱特性后知道,在压气机失速前一般存在与失速相关的压力扰动,动态总压畸变影响这种压力扰动,从而影响压气机的不稳定流动状态。     

轴向间距对压气机失速特性的影响

采取在静子叶片表面埋入微型压力传感器的方法,对叶尖、叶中和叶根三个截面上的动态压力进行测量,实验研究了六个轴向间距下压气机的旋转失速特性。实验结果表明:轴向间距对压气机失速点的流量系数影响很大,转静子轴向间距减少,压气机失速推迟;压气机刚进入旋转失速的模态与轴向间距有关,轴向间距较大时,压气机首先进入多团全叶高旋转失速,当轴向间距为21％CR时,压气机直接进入单团全叶高旋转失速;轴向间距不同,近失速点的压力扰动也存在差别。     

基于LXI总线的压气机试验台测试系统设计及应用

本文介绍了基于LXI总线的压气机测试系统,阐述了该系统的主要特点和优势。试验中对电压、压力、温度、流量和频率等参数进行采集和记录,然后通过系统软件性能分析端提供专业的算法分析接口,接入压气机性能分析计算链以及其他用户自定义的算法进行实时性能分析,从而实现压力机性能的测试及判断。经过试验验证,该系统运行稳定,基于LXI总线的仪器和基于网络的数据发布方式既能满足试验数据实时采集、现场监视,多专业灵活分析等功能,提供灵活的接口形式满足不同专业的实时分析,实现了压气机性能的测试和试验风险的掌控。     

中间补气的双级压缩热泵系统性能的实验研究

以滚动活塞压缩机为例,搭建了带中间补气的单机双级压缩热泵系统,对中间补气参数对系统制热性能的影响进行实验研究。实验结果表明:中间补气与不补气相比,制热量增加5～8%,制热COP提高3～7%。能降低排气温度8～14℃,压缩机效率提高5～12%,高压级容积效率提高4～9%。为今后压缩机设计和热泵系统运行提供了实验数据和经验参考。     

考虑粘性及展向掺混的轴流和离心组合压气机流动分析

本文研究建立了具有复杂流道形状的一体化轴流和离心组合压气机内部流动的数值计算方法,考虑到湍流扩散和粘性掺混,对不同类型的组合压气机内部流场进行了计算,根据计算结果详细分析了压气机的流动特性和气动性能,为建立先进的轴流和离心组合压气机气动设计体系,提供了工程实用的计算机程序和设计分析方法。