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压气机内部旋转不稳定的研究综述
1
作者 楚武利 陈向艺 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-15,共15页
旋转不稳定是压气机工作在高负荷近失速工况时的一种常见现象。研究旋转不稳定在降低压气机工作噪声、减小流致振动以及保障航空发动机稳定工作等方面具有重要意义。首先对旋转不稳定现象进行了回顾,详细讨论了旋转不稳定的特征。其次,... 旋转不稳定是压气机工作在高负荷近失速工况时的一种常见现象。研究旋转不稳定在降低压气机工作噪声、减小流致振动以及保障航空发动机稳定工作等方面具有重要意义。首先对旋转不稳定现象进行了回顾,详细讨论了旋转不稳定的特征。其次,重点调研了旋转不稳定的起源和机理,将旋转不稳定产生的原因归纳为叶尖泄漏流、涡脱落以及流动剪切等类别。此外,回顾了模拟旋转不稳定的数值方法,讨论了多种流动控制手段对旋转不稳定的作用效果。最后,对旋转不稳定的研究现状进行了总结,对未来的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 压气机 旋转不稳定 叶尖泄漏流 涡脱落 非定常流 数值模拟 流动控制 综述
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Design and Verification for Dual⁃mode CDFS and High⁃Load Compressor with a Large Flow Regulation Range
2
作者 HUANG Lei ZHANG Jun +2 位作者 HAO Yuyang REN Hongkai chu wuli 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第5期632-644,共13页
This paper presents the design and verification of the dual-mode core driven fan stage(CDFS)and high-load compressor with a large flow regulation range.In view of the characteristics of large flow regulation range of ... This paper presents the design and verification of the dual-mode core driven fan stage(CDFS)and high-load compressor with a large flow regulation range.In view of the characteristics of large flow regulation range of the two modes and high average stage load coefficient,this paper investigates the design technology of the dual-mode high-efficiency compressor with a large flow regulation range and high-load compressor with an average stage load coefficient of 0.504.Building upon this research,the design of the dual-mode CDFS and four-stage compressor is completed,and three-dimensional numerical simulation of the two modes is carried out.Finally,performance experiment is conducted to verify the result of three-dimensional numerical simulation.The experiment results show that the compressor performance is improved for the whole working conditions by using the new design method,which realizes the complete fusion design of the CDFS and high-pressure compressor(HPC).The matching mechanism of stage characteristics of single and double bypass modes and the variation rule of different adjustment angles on performance are studied comprehensively.Furthermore,it effectively reduces the length and weight of compressor,and breaks through the key technologies such as high-load compressor with the average load factor of 0.504.These findings provide valuable data and a methodological foundation for the development of the next generation aeroengine. 展开更多
关键词 fusion design DUAL-MODE high-load compressor large flow regulation range
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Experimental and Numerical Investigation of Micro Tip Injection in a High‑Speed Axial Compressor Rotor
3
作者 LIU Wenhao chu wuli +2 位作者 ZHANG Haoguang WANG Hao WANG Guang 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 CSCD 2024年第6期750-765,共16页
A series of experiments and numerical simulations are carried out in a high-speed axial compressor to systematically investigate the influence and underlying flow mechanisms of micro tip injection on enhancing compres... A series of experiments and numerical simulations are carried out in a high-speed axial compressor to systematically investigate the influence and underlying flow mechanisms of micro tip injection on enhancing compressor stability.Different geometric structures of micro tip injection have been investigated,including the axial positions of injector port,injected mass flow rate and injector diameter.First,seven designed micro tip injection structures and one solid wall casing are tested in the compressor test rig to elucidate the influence of different micro tip injection parameters on the compressor stability.Then,numerical simulations are conducted to analyze the underlying flow mechanisms of micro tip injection with different design parameters on enhancing the compressor stability.The experimental and numerical investigation reveal that when the injection port is located upstream of the low-speed region,the compressor stability is significantly enhanced.The tip injection with larger injected mass flow can obtain higher stall margin improvement.Smaller injector diameter produces higher injection momentum and velocity,contributing to greater improvement on the compressor stability. 展开更多
关键词 axial compressor high speed stability micro tip injection flow mechanism experiment numerical simulation
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垫升轴流风扇的静叶优化设计及内部流动机理数值研究
4
作者 董玮 楚武利 +1 位作者 张皓光 王维 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期156-164,共9页
以气垫船大型垫升轴流风扇为研究对象,在保证网格无关性及总性能数值结果与试验结果相吻合的基础上,结合人工神经网络技术及遗传算法对静叶中弧线开展优化设计,分析静叶叶型及风扇总性能变化情况。在流量系数分别为0.28、0.35、0.45的3... 以气垫船大型垫升轴流风扇为研究对象,在保证网格无关性及总性能数值结果与试验结果相吻合的基础上,结合人工神经网络技术及遗传算法对静叶中弧线开展优化设计,分析静叶叶型及风扇总性能变化情况。在流量系数分别为0.28、0.35、0.45的3种工况点,研究了原始静叶及优化后静叶通道内部流动机理,揭示了影响静叶内部流动稳定性的原因,由此提出了减小静叶通道内流动损失的方法。研究结果表明:通过优化静叶几何进、出口角,即减小攻角、略微增大落后角,在主要流量工况范围内可抑制通道内的二次流流动,在保证压力不降的情况下提升效率、降低功率,其中设计流量工况点效率提升达7%以上;在静叶上,通过减小几何进口角、增大几何出口角,可以起到调整叶片表面载荷分布、降低流动损失、提高气体通流能力的作用。该结果可为研究叶轮机械内部复杂流动提供参考。 展开更多
关键词 轴流风扇 静叶 气动设计 流动损失
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颗粒参数对螺旋离心泵流场及过流部件磨损特性的影响 被引量:14
5
作者 申正精 楚武利 董玮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期58-66,共9页
为了研究颗粒参数与螺旋离心泵过流部件表面磨损特性的影响,该文结合数值计算与试验方法,分别引入Mclaury和OKA 2种磨损预测模型对螺旋离心泵内固液两相流场进行求解,并将2种模型中所包含的关联因子函数进行了推导和分析,建立了颗粒参... 为了研究颗粒参数与螺旋离心泵过流部件表面磨损特性的影响,该文结合数值计算与试验方法,分别引入Mclaury和OKA 2种磨损预测模型对螺旋离心泵内固液两相流场进行求解,并将2种模型中所包含的关联因子函数进行了推导和分析,建立了颗粒参数与过流部件表面磨损的内在关联。结果表明:所采用的数值计算模型准确性较好,相对误差在可接受范围内;叶片工作面的磨损主要集中在叶片头部和螺旋段轮缘附近,叶片背面磨损主要发生在叶轮离心段,蜗壳内壁主要磨损区域为隔舌和靠近出口断面附近;颗粒粒径在0.05~0.16 mm范围内,粒径的增加促进磨损,而当粒径大于0.16 mm后,磨损增长放缓;颗粒体积分数在3%~6%范围内,颗粒体积分数的增加会加剧磨损,而从6%增加到7%时,隔舌处磨损持续增加,在周向角度为101°~326°的截面范围内,颗粒体积分数的增加会抑制蜗壳内壁磨损;颗粒速度与磨损呈正相关,且对磨损的影响较大,不同速度下蜗壳内壁各部位的磨损率变化趋势相近。在此基础上,给出了固液两相流泵水力设计和结构设计的优化方向,该文为提高两相流泵抗磨损性能提供了参考。 展开更多
关键词 离心泵 模型 磨损 颗粒参数 固液两相流
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端壁合成射流激励参数变化对跨声速轴流压气机性能的影响 被引量:3
6
作者 王广 楚武利 +1 位作者 张皓光 郭正涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期193-202,共10页
为了提升高负荷轴流压气机的气动性能,提出了一种在端壁上施加合成射流的主动流动控制方法。以跨声速轴流压气机NASA Rotor35为研究对象,在固定端壁激励于叶顶堵塞核心位置的基础上,数值模拟了3个激励频率和3个射流峰值速度对该压气机... 为了提升高负荷轴流压气机的气动性能,提出了一种在端壁上施加合成射流的主动流动控制方法。以跨声速轴流压气机NASA Rotor35为研究对象,在固定端壁激励于叶顶堵塞核心位置的基础上,数值模拟了3个激励频率和3个射流峰值速度对该压气机气动性能的影响,获得了端壁合成射流激励参数的影响规律。计算结果表明:激励频率对压气机的近失速流量影响不大,但对总压比和等熵效率有较大影响,并且存在一个激励频率的阈值,只有当激励频率大于该阈值时,才能使得总压比和等熵效率高于原型压气机。射流峰值速度对压气机性能的影响不如激励频率,在超过激励频率阈值的端壁合成射流作用下,即使射流峰值速度较小,压气机也能获得比原型压气机更高的流量裕度、总压比和等熵效率,而且随着射流峰值速度的增大,压气机的性能还可以进一步提高。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 端壁合成射流 主动流动控制 数值模拟
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缝式机匣处理对跨声速轴流压气机叶尖流场结构的非定常影响 被引量:2
7
作者 迟志东 楚武利 +2 位作者 张耀峰 杨吉博 张皓光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期25-33,共9页
为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落... 为了揭示缝式机匣处理对压气机叶顶流场结构的影响机制,采用非定常数值模拟方法,对带有机匣处理的跨声速压气机进行了细致的研究。结果表明,机匣处理作用下叶顶流场的频率特征发生显著变化。实壁机匣条件下,间隙泄漏涡的破碎和分化脱落是叶顶流场非定常波动的主要诱因。在机匣处理作用下,间隙泄漏流获得有效激励,同时脱体激波后移,二者共同作用使泄漏涡破碎得到抑制,此时机匣处理的激励频率主导了叶顶流动的非定常特性。叶顶流场涡结构分析表明,间隙泄漏涡和角区涡的交互作用在不同流量工况呈现明显差异。在大流量工况,间隙泄漏涡和角区涡的相互作用较弱,流场中存在较为独立的双涡结构,而在小流量工况,间隙泄漏涡和角区涡相互作用变强,流场中出现强烈的交互涡结构变化。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 机匣处理 间隙泄漏涡 角区涡 非定常流动
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叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究 被引量:6
8
作者 李玉 楚武利 姬田园 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期49-59,共11页
为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均... 为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布,探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析,深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明:安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关,近失速工况下,绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大,绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关,绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关;不同工况下流场敏感区域有所不同,峰值效率工况下,激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大;近失速工况下,波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感;流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同,其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。 展开更多
关键词 压气机转子 安装角偏差 不确定性量化 非嵌入式混沌多项式
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船用离心风机流动诱发振动噪声数值研究 被引量:7
9
作者 张建华 楚武利 +1 位作者 杨晓彤 张晶辉 《流体机械》 CSCD 北大核心 2019年第10期30-37,共8页
针对进出口连接有长管道的离心风机系统,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。基于风机振动噪声问题,给出了一种考虑振声耦合作用的流场-结构-声场单向耦合数值计算方法,并通过振动试验验证了此单向耦合数... 针对进出口连接有长管道的离心风机系统,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。基于风机振动噪声问题,给出了一种考虑振声耦合作用的流场-结构-声场单向耦合数值计算方法,并通过振动试验验证了此单向耦合数值计算方法的有效性,随后基于声辐射贡献量分析(PACA)方法定量的给出了噪声源位置。研究表明:振动噪声的基频分量占据主导地位,蜗壳表面声压主要由蜗壳表面振动速度或是振动加速度决定。噪声源分析表明,蜗壳侧板出口靠近蜗舌区域、蜗壳前、后板距离蜗舌180°附近区域是蜗壳基频振动噪声辐射的主要振动噪声源。 展开更多
关键词 离心风机 非定常流动 振声耦合 振动噪声 声学有限元方法
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船用离心风机壳体振动噪声优化研究 被引量:5
10
作者 张建华 楚武利 +1 位作者 杨晓彤 张晶辉 《声学技术》 CSCD 北大核心 2020年第3期334-341,共8页
当风机进出口连接长管道时,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。风机壳体的振动噪声是典型的流固干涉噪声,通常基于非定常流场获得振动激励源。为了控制此类噪声,通过振动噪声数值计算方法,并结合试验设计... 当风机进出口连接长管道时,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。风机壳体的振动噪声是典型的流固干涉噪声,通常基于非定常流场获得振动激励源。为了控制此类噪声,通过振动噪声数值计算方法,并结合试验设计方法(Design of Experiment, DOE),给出了一种以壳体各板块厚度(前板TF,侧板TS,后板TB)为设计变量、以壳体振动辐射声功率为目标函数的单目标优化方法。研究表明,当保持壳体质量不变时,优化后,壳体表面辐射声功率均有不同程度降低,壳体表面基频辐射声功率降幅最大,达到6.23 dB。 展开更多
关键词 离心风机 非定常流动 振动噪声数值计算方法 试验设计方法 单目标优化
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核心驱动风扇与压气机匹配特性研究
11
作者 黄磊 张军 +3 位作者 何旭东 李清华 楚武利 肖双强 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期395-403,共9页
为了提高带核心驱动风扇的压气机的气动性能,研究核心驱动风扇与压气机的匹配设计技术是非常必要的,两者的匹配对下一代发动机核心压缩部件性能至关重要。核心驱动风扇与压气机的匹配设计需要考虑4个主要的方面:一维匹配设计、子午布局... 为了提高带核心驱动风扇的压气机的气动性能,研究核心驱动风扇与压气机的匹配设计技术是非常必要的,两者的匹配对下一代发动机核心压缩部件性能至关重要。核心驱动风扇与压气机的匹配设计需要考虑4个主要的方面:一维匹配设计、子午布局匹配设计、叶片造型参数匹配设计和二维流场匹配,在此设计基础上开展全三维的匹配分析以及部件试验验证。试验结果表明:串装试验结果与全三维模拟的不同涵道比的核心驱动风扇和压气机特性变化趋势是一致的,验证了高效率核心驱动风扇与压气机匹配设计方法的有效性,揭示了核心驱动风扇和压气机性能匹配随涵道比变化的基本规律,涵道比增加,核心驱动风扇压比匹配低,从而导致压气机压比匹配得更高,反之涵道比减小,压气机匹配压比则更低。 展开更多
关键词 核心驱动风扇 压气机 匹配特性 涵道比 高效率
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叶片单一与耦合误差对轴流压气机性能的影响
12
作者 楚武利 何旭东 +1 位作者 杨吉博 刘凯烨 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期119-132,共14页
由于加工工艺等因素的限制,在实际的加工过程中,理论叶型与实际叶型之间总会存在微小误差。针对跨声速压气机转子Rotor 37,采用数值模拟和NIPC(非嵌入式多项式混沌方法)相结合的方法,研究轴向位置度误差与安装角误差对压气机气动性能的... 由于加工工艺等因素的限制,在实际的加工过程中,理论叶型与实际叶型之间总会存在微小误差。针对跨声速压气机转子Rotor 37,采用数值模拟和NIPC(非嵌入式多项式混沌方法)相结合的方法,研究轴向位置度误差与安装角误差对压气机气动性能的不确定性影响。结论表明:对于轴向位置度和安装角服从零均值标准正态分布的加工误差,两者单一变化或耦合变化时,转子气动性能对各误差敏感性基本一致,只有个别参数有区别。轴流压气机气动性能与各个误差的相关性有强弱之分,加工时应当关注强相关性的性能参数。叶片耦合误差对压气机的影响为叶片轴向位置度误差和安装角误差的影响的叠加。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 加工误差 不确定性 安装角误差 耦合误差
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真实安装角偏差影响压气机性能的不确定性量化 被引量:1
13
作者 姬田园 楚武利 +1 位作者 张皓光 董杰忠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期404-417,共14页
为研究叶片安装角偏差对压气机性能及稳定性的影响,以单级轴流亚声速压气机为研究对象,采用任意多项式混沌方法作为不确定性量化方法,量化研究了叶片安装角偏差对压气机气动性能和流场结构的不确定性影响。研究发现:性能参数与安装角偏... 为研究叶片安装角偏差对压气机性能及稳定性的影响,以单级轴流亚声速压气机为研究对象,采用任意多项式混沌方法作为不确定性量化方法,量化研究了叶片安装角偏差对压气机气动性能和流场结构的不确定性影响。研究发现:性能参数与安装角偏差之间均为完全单调相关,且随着质量流量减小,压气机性能波动程度总体呈减小趋势。安装角偏差改变了气流攻角,在大流量工况下,由于叶根区域负攻角程度最为严重,因此该区域内流场波动程度最大;而在小流量工况下,叶顶间隙泄漏涡受安装角偏差影响明显,叶顶区域流动损失波动程度最大。同时,由于近失速工况下叶顶间隙泄漏涡的发展方向以及膨胀程度随安装角偏差发生变化,叶顶区域堵塞程度受到影响,最终导致压气机稳定性产生波动。 展开更多
关键词 加工偏差 压气机转子 混沌多项式 不确定性量化 相关性分析
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叶片厚度偏差对转子性能影响的不确定性分析
14
作者 姬田园 楚武利 +1 位作者 张振华 陈华寅 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期170-183,共14页
为研究叶片厚度偏差对转子性能的影响,以Rotor37为研究对象,采用非嵌入式混沌多项式作为不确定性量化方法,量化评估了叶片厚度偏差对转子气动性能和流场结构的不确定性影响。研究发现:对于厚度偏差概率分布为对称分布且均值为0的叶片组... 为研究叶片厚度偏差对转子性能的影响,以Rotor37为研究对象,采用非嵌入式混沌多项式作为不确定性量化方法,量化评估了叶片厚度偏差对转子气动性能和流场结构的不确定性影响。研究发现:对于厚度偏差概率分布为对称分布且均值为0的叶片组,其气动性能的平均水平较原型叶片变化不大,气动参数的波动程度则与厚度偏差分布的标准差呈正相关;加工精度较高时转子性能改变量与厚度偏差之间为强线性相关。同时,叶片吸、压力面厚度偏差对转子气动性能产生的影响存在明显差异,叶片吸力面厚度偏差对叶片等熵效率以及质量流量的影响程度更大,而压力面厚度偏差对转子总压比特性影响更明显,两者对转子性能单独造成的不确定性影响在其共同作用时会部分相互抵消。 展开更多
关键词 加工偏差 压气机转子 非嵌入式混沌多项式 不确定性量化 气动性能
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加工误差对超声速叶栅气动性能影响的不确定性分析
15
作者 刘铠烨 楚武利 +2 位作者 郭正涛 梁彩云 孟德君 《航空动力学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期108-120,共13页
为了研究法向加工误差对超声速叶栅气动性能的影响,基于高斯过程和主成分分析法,构建了由法向加工误差导致的叶表五维几何不确定性模型。采用基于高斯分布型的非嵌入式混沌多项式方法,结合稀疏网格技术,构建了叶栅性能的代理模型,并预... 为了研究法向加工误差对超声速叶栅气动性能的影响,基于高斯过程和主成分分析法,构建了由法向加工误差导致的叶表五维几何不确定性模型。采用基于高斯分布型的非嵌入式混沌多项式方法,结合稀疏网格技术,构建了叶栅性能的代理模型,并预测了加工误差对超声速叶栅气动性能的影响。研究中,还提出了一种量化叶栅流场各部分损失的损失源模型。结果表明:在随机加工误差影响下,超声速叶栅总压损失系数近似于正态分布。总压损失系数对前缘部分的加工误差最为敏感,对吸力面加工误差的敏感程度高于压力面加工误差,并且敏感性沿弦向位置向后逐渐递减。影响机理是,前缘加工误差会影响弓形激波强度以及前缘加速过程,从而影响槽道激波结并构造成叶栅损失出现较大偏差。 展开更多
关键词 超声速叶栅 法向加工误差 非嵌入式混沌多项式 不确定性量化分析 气动性能
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不同转速下跨声速轴流压气机内部流动失稳的机理 被引量:6
16
作者 张皓光 谭锋 +2 位作者 安康 楚武利 吴艳辉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1370-1380,共11页
以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 67为研究对象,采用数值模拟方法,开展100%、80%及60%转速下跨声速轴流压气机内部流动失稳触发机制的机理研究。数值结果与实验数据的对比分析表明:在3个转速下,数值总性能曲线的变化趋势与实验数据符... 以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 67为研究对象,采用数值模拟方法,开展100%、80%及60%转速下跨声速轴流压气机内部流动失稳触发机制的机理研究。数值结果与实验数据的对比分析表明:在3个转速下,数值总性能曲线的变化趋势与实验数据符合一致。通过压气机内部流场的详细分析,得出其基本流动机理。在3个转速下,随着压气机节流,叶顶泄漏涡(TLV)的起始位置逐渐向叶片前缘移动,叶顶泄漏涡也逐渐向相邻叶片压力面偏转,相比近峰值效率点,近失速点时在100%、80%以及60%转速下叶顶泄漏涡的偏转角度分别为3°、6°和9°。在100%和80%转速下,叶顶泄漏涡与激波相互作用所导致的堵塞是触发压气机内部流动失稳的机制,并且在80%转速下,叶顶泄漏涡发生破碎;而在60%转速下,泄漏涡在相邻叶片出现的叶顶前缘溢流(LESF)是触发压气机内部流动失稳的主要机制,叶片吸力面尾缘出现的小尺度附面层气流分离(BLFS)不是主要机制。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 非设计转速 泄漏流/涡 激波 前缘溢流
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不同范围进口畸变对亚声轴流压气机的影响 被引量:3
17
作者 张皓光 安康 +2 位作者 谭锋 楚武利 吴艳辉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期776-784,共9页
借助于计算流体动力学商用软件NUMECA,通过使用10通道非定常数值模拟的方法,研究了不同范围的进口气流畸变对亚声速轴流压气机性能、稳定性和流场的影响。研究对象是西北工业大学单级轴流亚声压气机转子。不同范围的进口畸变是通过在进... 借助于计算流体动力学商用软件NUMECA,通过使用10通道非定常数值模拟的方法,研究了不同范围的进口气流畸变对亚声速轴流压气机性能、稳定性和流场的影响。研究对象是西北工业大学单级轴流亚声压气机转子。不同范围的进口畸变是通过在进口径向段设置不同范围栏杆的方法产生的。结果表明:进口畸变不但降低了压气机转子的性能,而且使转子的稳定工作范围减少。畸变范围越大,上述现象越明显。通过详细分析内部流场表明:畸变后,由于部分通道叶顶间隙泄漏流溢流和附面层分离的影响,造成通道内严重的堵塞,进而诱发转子失速。畸变范围越大,影响也越大。 展开更多
关键词 不同范围 进口畸变 轴流压气机 非定常 栏杆
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缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性的改善 被引量:2
18
作者 张皓光 谭锋 +2 位作者 安康 楚武利 吴艳辉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期108-122,共15页
以NASA Rotor 67为研究对象,采用非定常数值模拟方法,开展缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性改善的研究,并且揭示缝轴向偏转角的变化对其扩稳能力和扩稳机理的影响。结果表明,不同轴向偏转角的缝均提高了压气机的稳... 以NASA Rotor 67为研究对象,采用非定常数值模拟方法,开展缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性改善的研究,并且揭示缝轴向偏转角的变化对其扩稳能力和扩稳机理的影响。结果表明,不同轴向偏转角的缝均提高了压气机的稳定裕度,但是均降低了压气机的峰值效率。反叶片角向缝获得的稳定裕度改进量和峰值效率改进量分别约为24.22%和-1.19%。随着缝的轴向偏转角由负向正变化,缝的扩稳能力逐渐减弱,缝带来的峰值效率损失亦逐渐减少。流场分析表明,实壁机匣时,压气机的失速类型为叶顶堵塞形式的突尖型失速。通过感受叶片通道和叶顶吸/压力面的压差,反叶片角向缝对泄漏流进行抽吸和射流作用,一方面消除了泄漏流及其泄漏涡扩散带来的负面影响,另一方面激励了泄漏流,提高了泄漏流的速度,降低了泄漏流的总压损失,增强了叶片的做功能力。随着缝的轴向偏转角由负向正变化,由于缝能够利用的叶顶载荷从两个减成一个,缝的抽吸和射流作用均减弱,泄漏流的速度降低,泄漏流的总压损失提高,叶片的做功能力减弱,这就导致缝的扩稳能力减弱。 展开更多
关键词 缝式机匣处理 轴向偏转角 跨声速 轴流压气机 稳定性
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跨声速轴流压气机的失速发展机理 被引量:9
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作者 郎进花 楚武利 +1 位作者 安光耀 张皓光 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1964-1973,共10页
为了研究跨声速轴流压气机由近失速工况发展为失速工况的动态演化机理,对跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 37进行了多通道全三维数值模拟,着重分析了激波及前缘溢流对失速发展的影响。结果显示:在峰值效率工况下,叶片通道内存在一道斜激... 为了研究跨声速轴流压气机由近失速工况发展为失速工况的动态演化机理,对跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 37进行了多通道全三维数值模拟,着重分析了激波及前缘溢流对失速发展的影响。结果显示:在峰值效率工况下,叶片通道内存在一道斜激波;在失速工况下,斜激波演化为脱体激波。泄漏涡通过脱体激波后发生破碎,破碎的泄漏涡在向通道下游发展的过程中,受逆压梯度的影响,在通道中部形成一个明显的涡结构。在失速工况初期,由于泄漏涡的自维持现象,前缘溢流现象随着叶顶阻塞区的周期性发展而间歇性出现;随着流量的降低,通道阻塞程度逐渐增加,会出现前缘溢流一直存在的现象,这一特性可以作为流场开始急剧恶化的标志。 展开更多
关键词 跨声速轴流压气机 非定常性 失速 激波 前缘溢流
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端壁倒圆半径误差对高负荷静叶栅性能影响的不确定性分析 被引量:6
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作者 郭正涛 楚武利 +2 位作者 姬田园 杨吉博 张耀峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2173-2185,共13页
为对压气机静子叶片高精度设计与制造提供有力参考,以某高负荷压气机静子叶栅为研究对象,采用基于高斯分布型随机输入的非嵌入式多项式混沌方法,量化评估了端壁倒圆半径误差对最小损失和近失速两个工况下气动性能的不确定性影响。结果表... 为对压气机静子叶片高精度设计与制造提供有力参考,以某高负荷压气机静子叶栅为研究对象,采用基于高斯分布型随机输入的非嵌入式多项式混沌方法,量化评估了端壁倒圆半径误差对最小损失和近失速两个工况下气动性能的不确定性影响。结果表明:倒圆半径误差的不确定性对气动性能的平均水平影响不大,主要反映在气动性能参数的标准差上。提高倒圆半径的加工精度可提升气动性能的鲁棒性近一倍。加工精度一定时,为对叶片进行鲁棒性优化设计,应重点关注近失速工况下气动损失的鲁棒性。根据公差带内端壁倒圆半径与近失速工况下气动性能的关联性分析,倒圆半径与气动性能呈线性关系,应避免倒圆半径与设计值相比偏小的叶片投入使用,以期获得良好的气动性能。通过近失速流场的不确定性分析,分离流动对于倒圆半径误差更为敏感,是引起气动性能不确定性变化的主要因素。 展开更多
关键词 不确定性量化 端壁倒圆 加工误差 高负荷叶栅 非嵌入式混沌多项式
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