跨音压气机转子近失速工况叶尖非定常流动分析

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。     

轴流压气机雨雾环境模拟实验台搭建及实验研究

雨雾天气对航空发动机的正常运行会造成多方面的影响,而其中对压气机的影响至关重要。为了研究压气机在雨雾环境中运行的特性变化,本文介绍了针对此种情况而设计的专用实验台。该实验台采用雾化喷嘴的方式模拟不同天气的水雾浓度和粒径,单独从气体动力学角度,研究不同雨量、雨滴颗粒大小对压气机性能的影响规律。     

多级低反动度高负荷轴流压气机及其内部流动机理研究

本文提出了亚音速多级低反动度高负荷轴流压气机的设计概念,并对其可行性进行了理论分析.应用此设计概念,结合附面层抽吸技术,将某11级轴流压气机改为7级,并对具有典型流动特征的末两级进行了详细的数值模拟.数值模拟结果表明多级低反动度高负荷轴流压气机的设计概念是可行的.     

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.     

多级轴流压气机多叶排调节扩稳优化分析

整理和归纳出合适的流动损失和落后角模型,并将其与逐排基元叶片算法相结合,给出了计算多级轴流压气机特性工程方法;进一步将其与复合形优化方法相结合,对多级轴流压气机多叶排调节扩稳进行了优化模拟,并应用于某8级轴流压气机算例计算.结果表明,在部分转速工况下,采用带性能约束的优化调节在不明显降低性能的同时能够显著减小多级压气机不稳定点流量;在设计工况下,采用适当的变几何优化调节不仅能明显扩大压气机稳定工作范围,还能明显提高压气机绝热效率.     

一种考虑薄壁散射效应的声学计算模型

采用薄壁边界元/FW-H理论混合方法建立了考虑薄壁声学散射效应的数值计算模型.这种声学计算模型可以预测存在薄壁如风扇机匣、蜗壳等条件下的声波的传播及散射问题.计算模型的建立主要包含噪声源的计算和声源的传播两方面:首先建立FW-H的频域方程,并采用计算流体力学方法计算流场,通过流场数据计算气动噪声源;然后采用薄壁面边界元法计算固壁对声波的散射,并计算声波在固壁散射后的声场分布.数值计算结果和实验结果及经典的叶轮机管道风扇噪声理论进行了对比,结果表明,这种计算模型与理论计算结果及实验结果吻合较好,可以准确的预测机匣壁的散射效应对声源传播的影响.     

轴流压气机转子尖区三维紊流特性

用三维激光多普勒测速系统测量研究了低速大尺寸单级压气机设计状态转子内尖区三维紊流流场．结果表明,设计状态下叶尖泄漏涡是造成压气机转子尖部素流脉动的主要因素,其造成的高素流区沿流向逐渐扩大,并缓慢向通道中部和低叶高方向移动,紊流强度值随旋涡的增强而增大．在泄漏涡影响区域中,径向脉动水平最高,轴向和切向脉动水平相近,三个剪切应力中,轴向一径向最大,切向一径向次之,轴向一切向最小．在叶片通道后段,泄漏涡发生破裂,导致更强、更大范围的紊流脉动,剪切应力中切向-径向应力较高．在叶尖吸力面角区后半部的角涡,紊流强度大,剪切应力也大,尤其是切向-径向剪切应力．     

最大负荷设计之：角区分离预测与控制

角区分离对叶轮机性能有重要影响.本文根据角区流动特征推导出描述角区三维附面层的等效二维附面层模型,并结合二维附面层分离准则,建立了角区分离判定准则.理论分析表明:为抑制角区分离,应尽量增大叶表吸力面与端壁相交二面角;为抑制角区分离,应使二面角α沿流向逐渐增大,或使二面角α沿流向逐渐减小过程尽量平缓,尤其在二面角α较小区域更应如此.鉴于此,建议风扇/压气机设计中应严格监控角区二面角大小及二面角流向变化梯度,以实现对角区分离的良好控制.结论也适用于其它叶轮机.     

微流控法二乙烯基苯乳液粒子成型机理研究

采用相界面跟踪(V()F)数值模拟方法,研究了轴流型微流控芯片中流速比、界面张力、粘度等对乳液粒子粒径的影响。模拟结果表明:乳液粒子粒径与流速比的对数存在线性关系,在一定范围内,当流速比增大时,粒径变小;当界面张力小于0.025 N/m时,乳液粒径随界面张力增大而增加,当界面张力超过0.03N/m时,乳液粒径变化趋于平缓;分散相粘度对乳液粒径的影响甚微。以聚乙烯醇(PVA)水溶液为连续相,二乙烯基苯(DVB)溶液为分散相,采用自制的聚二甲基硅氧烷(PDMS)轴流型微流控芯进行了DVB乳液粒子成型实验研究,获得了0.5~3.0 mm的DVB乳液粒子。