轴流压气机旋转失速的预示研究

大量的研究表明,旋转失速现象的发生不仅与压气机工作状态的气动参数有关,而且与压气机几何参数有直接关系。本文的目的是用实验的方法找出影响压气机旋转失速发生的主要因素,通过对实验数据分析研究获得判别失速发生的准则。文中首先对十个低速转子进行试验,其主要几何参数为稠度τ=1.5,轮毂比为0.815,安装角γ分別为45°和60°,弯角θ分别为0°,15°,34°,45°,60°。试验表明:具有各种不同几何参数(弯     

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．     

低速轴流压气机旋转失速的二维数值模拟

本文通过求解二维不可压N-S方程,对某三级低速轴流压气机的第一级进行数值模拟。首先用定常计算得到了该级的稳态性能曲线,然后在级出口加上节流阀进行非定常计算,模拟压气机进入失速的整个过程,重点是先兆的发展和内部流场的分析。计算结果表明,当阀门关到某个位置,无外加扰动,像数值误差这样的小扰动就能使压气机失速。本文还讨论了不同轴向计算域、关阀门速率等对模拟结果的影响。     

轴流压气机叶排的失速边界和裕度的预计方法

本文从统计实验数据中找规律,提出一种工程应用的经验方法,可预计亚音、跨音转子叶排在设计和非设计转速下的失速边界和裕度。与实验数据比较的结果是令人满意的。 一、数据综合的基础及其结果 由二元不可压非定常的小扰动假定导出的气流流过叶排的失速边界条件为     

轴流压气机旋转失速先兆过程中-的频率阶跃现象

本文采用小波分析数据处理方法,分别对高速和低速单级轴流压气机旋转失速先兆的发生和发展过程进行了分析,结果发现两台压气机的旋转失速先兆都是由脉冲开始,随之出现频率逐渐阶跃的低频波,当阶跃频率到达失速频率时压气机进入失速。在高速实验台上发现这一现象的出现沿叶片通道方向由后向前延迟。     

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.     

双叶排旋转失速起始的研究

本文以小扰动理论为基础,应用非定常、二元、不可压的流动模型,详细地导出了轴流压气机双排和单排叶片的旋转失速起始准则,并设计了它的计算机程序。预估值和实验值的吻合,证明了理论分析的可靠性。通过分析双叶排的轴向间距对损失及整个流场结构的影响,解释了静叶排加入对旋转失速发生所起的抑制作用。     

可压流旋转失速起始的研究

本文建立了双排和单排叶片的非定常、二元、可压流的流动模型,推导了轴流压气机双排和单排叶片的旋转失速起始判别准则。预估值和实验值的吻合,证明了理论分析的可靠性。利用计算结果,讨论了压缩性对旋转失速起始边界的影响。     

低速轴流压气机单转子旋转失速三维数值模拟和实验比较

本文通过求解三维不可压N-S方程,对三级低速轴流压气机第一级的孤立转子进行数值模拟,在出口加上节流阀进行了非定常计算,得到了失速先兆的特性,并且与压气机失速实验进行了比较。结果表明,计算与实验的特性线符合较好,单转子三维计算与压气机三级实验中第一级转子在失速先兆和失速团的特性一致。并且数值失速过程中动叶通道内部动态压力的变化与实验结果也很接近。     

多级跨音轴流压气机失速边界的预测

本文以小扰动理论为基础,应用非定常、二元可压流的流动模型,详细地推导了任意级轴流压气机的旋转失速起始判别准则。利用所设计的计算机程序,完成了对多级轴流压气机旋转失速起始边界的理论估算。具体分析了超音速进口相对流速但轴向分速为亚音速的孤立叶排,利用分区处理的构想,实现了跨音速轴流压气机失速边界的预估。     

旋转进口畸变条件下轴流压气机叶顶间隙流非定常特征及其与旋转失速的关联性研究

本文采用数值模拟和实验测量相结合的方法,以叶顶间隙流的非定常流场特征为切入点,系统地研究了畸变情况下轴流压气机旋转失速的触发机理.研究结果表明:畸变影响区内叶片负载明显高于非畸变影响区;畸变影响区内逆压梯度的增大使得叶顶泄漏涡轨迹前移,当节流到一定程度时,叶顶泄漏流溢出,形成类尖脉冲扰动,类尖脉冲扰动的间歇性发展,最终诱发旋转失速.     

间隙流动特征对压气机转子失速起始的影响

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.     

低速单转子轴流压气机突尖型失速特征

针对低速单转子轴流压气机,采用节流阀函数进行了突尖型失速过程的数值模拟研究,以叶顶泄漏流周期性非定常波动及其周向传播特性为切入点,以失速过程中典型时刻为例,分析了失速过程中压气机内部流动的发展和演变特征。伴随压气机节流进入突尖型失速的过程,叶顶泄漏流周期性非定常波动频率和周向传播速度减小;当叶顶泄漏流轨迹与叶顶前缘额线平齐时,出现突尖型失速先兆,其流动特征表现为起始于叶片吸力面并延伸至机匣的双旋涡结构;当叶片同时出现尾缘回流和前缘溢出时,标志压气机进入完全发展的突尖型失速状态。     

单级跨声速压气机旋转失速模拟方法

为了研究多排跨声轴流压气机旋转失速先兆的表现形式与失速演化规律,基于自主研发的CFD软件AS-PAC,通过发展动态重叠网格技术,流量出口边界条件以及节流阀边界条件,对单级跨声速压气机NASA Stage 35由近失速状态到完全失速状态的过程进行了模拟.结果表明,发展的数值模拟方法能准确地模拟多排压气机的旋转失速发展过程...     

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．     

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。     

近失速状态轴流压气机转子内尖区三维流动结构

用激光测速系统测量了低速大尺寸单级压气机近失速状态转子内尖区三维流场。结果表明泄漏流在转子进口开始产生,泄漏涡约在１０％弦长最强,并迅速向压力面和低叶高方向移动,沿程造成高紊流和高阻滞。叶尖吸力面附面层发生分离,迫使角区低能物质和旋涡在下游逐渐向通道中部移动,造成转子出口尖部通道中部大面积流动阻塞和紊流脉动。角区旋涡及泄漏涡影响区域紊流强度较高,其中径向分量最高,远大于轴向和切向分量。前缘马蹄涡压力面分支存在于转子进口叶尖压力面角区,并迅速向低叶高和通道中部移动,约在２０％弦长和泄漏涡交汇。     

多级轴流压气机稳定性数值研究

本文以某压气机前五级为研究对象,利用计算流体力学方法研究了可转静叶对提高压气机部分转速下喘振裕度的效果,研究表明,可转静叶能够明显地提高压气机部分转速下的喘振裕度。通过分析影响压气机不稳定性的因素,给出了一个扩压参数来衡量压气机稳定性和承载能力,从而指导选取最优可转静叶安装角,使压气机喘振裕度达到最大,并在该参数的指导下,得出了可转静叶的一组最优安装角。