非定常机匣处理对失速先兆波的抑制作用实验研究

非定常机匣处理在不影响效率的前提下可以明显提高压气机的稳定工作范围,针对这种通过改变斜槽和气室来调节壁面阻抗边界条件的新型处理机匣,从非定常角度,开展其对失速先兆波产生及发展的影响的实验研究.在压气机转子前缘附近沿圆周均匀布置八支高频响压力传感器,采集壁面动态压力信号,进行周向傅立叶分析(SFT)和功率谱密度分析(PSD),捕捉到旋转失速先兆波的出现和发展的动态细节,比较光壁和处理机匣两种情况的结果,证实了处理机匣并非阻止了失速先兆波的出现,而是有效的抑制了其非线性发展.非定常机匣处理改变了压气机系统的阻抗边界条件,能够在全过程中对低频扰动波进行有效的抑制,从而推迟旋转失速的发生,实现压气机的扩稳目的.

理想海域中台风引起的潮、流及波的分析 I.开阔海域的情况

采用理论分析与数值计算相结合的方法研究了理想开阔海域中的台风暴潮模型，讨论了开阔海域中移行台风下的海洋响应。分析表明，在开阔的浅海域，台风下的海洋运动以地转流为主，同时又激发出振幅较小的重力惯性流。重力惯性波是由于台风强度或移速的突然变化引起的，其波速通常大于台风移速。台风气压场造成海面升高且基本符合“静压效应”，但产生的正压流场非常微弱。伴随强风的气旋性风场造成的海面下降在台风经过之后可以维持很长时间，从而在台风后面形成一个长达几百公里的尾迹。而台风风应力和气压梯度力的总效果是在台风正前方造成海面上升，正后方造成海面下降。

基于声学信息的航空发动机压气机旋转失速空间特征实验研究

航空发动机压气机旋转失速是一种严重的气动失稳现象,目前的研究以采用侵入式压力传感器测得信号进行时频分析为主,而对其空间特征的研究不足。本文开展某型发动机3.5级压气机逼喘试验,在进气口机匣周向均匀布置32个声阵列传感器,在9800 r/min的转速下匀速关闭节流阀,对逼喘过程中的声信号进行测量。采用频谱分析、互功率谱和短时傅里叶变换方法,对旋转失速及其先兆特征进行辨识。结果表明:压气机在进入旋转失速前存在7.73EO和8.48EO(EO为转频)的非同步压力脉动,其周向传播速度大于转速;在旋转失速发生前65转时出现了模态波先兆,其空间特征表现为一个低压区域以0.67倍转速沿着周向稳定传播;旋转失速发生后,失速气团以0.45倍转速沿着周向传播,模态波的空间特征与失速气团的空间特征相同,均占据了一半的叶片通道。通过对旋转失速先兆的监测可以实现失速气团特征的预测。

包含处理机匣影响的压气机旋转失速稳定性模型

通过引入等价分布源方法,建立了处理机匣非定常壁面边界条件的数学模型,从而可以计算处理机匣对压力扰动波的影响。同时,将这一计算模块引入稳定性模型中,发展了可以包含处理机匣影响的稳定性模型。与某低压压气机以及NA SA的37号压气机的实验结果对比表明,所发展的三维旋转失速稳定性模型完全满足预测压气机稳定性的需求。此外,对37号压气机的数值计算表明,处理机匣的结构参数,如长度、背腔高度和壁面开孔率等都对稳定性有影响。理论上表明可以通过设计这些结构参数达到扩大压气机稳定性裕度的目的。

非定常机匣处理扩稳实验研究

针对一种非定常处理机匣,在轴流风扇实验台上开展偏流吹气扩稳实验研究。主要包括:改善风扇稳定裕度的稳态特性;影响失速先兆波产生及发展的动态分析。结果表明:非定常机匣处理能够在不同工作转速下对风扇稳定裕度有显著效果,效率没有明显改变。偏流吹气可以进一步改善风扇稳定裕度,但同时也会带来一定的效率损失。动态分析证实处理机匣没有阻止失速先兆波的出现,而是有效地抑制了其非线性发展。

单级轴流压气机失速起始的数值模拟

基于某亚声单级轴流压气机试验台孤立转子环境下预失速行为的研究成果,进一步数值研究了该试验台单级环境下的失速起始过程.数值探针的监测结果表明,失速起始过程中单级轴流压气机的流动失稳始于转子叶尖部位,这与前期针对该试验台流动失稳的测量结果是一致的.对数值模拟的瞬态流场进行分析表明,先兆波的型式已从孤立转子环境下的"突尖"型转变为单级环境下的"多个小失速团"型,说明静叶的存在改变了近叶尖载荷的周向分布规律.然而,"叶尖二次涡"的形成与运动依然是"多个小失速团"型先兆波浮现的流体动力学机理.