可移动插板式压力畸变发生器的设计与试验

可移动插板式压力畸变发生器是现代航空发动机稳定性评定试验中的一项关键设备。本文概括介绍了中国燃气涡轮研究院可移动插板式压力畸变发生器的设计与试验。试验结果表明,设计是成功的,研制出的可移动插板式压力畸变发生器能够满足发动机稳定性试验研究的需要。

插板式总压畸变发生器流场实验研究

对一插板式畸变发生器产生的畸变决压场进行了测试分析。畸变程度以综合畸变指数Ｗ来衡量，依据实验结果研究了插板有关参数和流场测量点数对综合畸变指数的影响。

插板式进气畸变对对旋风机内流特性的影响

为了研究插板式进气畸变对风机内部瞬态流场的影响,采用SST k-ω湍流模型对包括进气风道在内的矿用对旋主通风机装置全流道内的三维流动进行数值模拟,详细分析了插板式进气畸变条件下对旋风机的内流特性。结果表明:与均匀进气型式相比,插板式进气畸变恶化了对旋风机上游进气风道内的流场,导致畸变区内叶轮进口相对气流角减小,叶片通道堵塞,严重时风机将发生旋转失速;由插板式进气畸变所诱导的位于通道下方的涡对,使得位于同一畸变区内的两个叶片的静压载荷分布具有明显差异,严重影响叶轮、叶片的工作状态;沿整个叶片高度方向,插板式进气畸变对叶尖区域的影响显著。

畸变指数比例可调的组合插板数值模拟研究

利用畸变发生器开展进气总压畸变试验研究具有较好的安全性与经济性,是航空发动机稳定性评估的重要技术。现有畸变发生器在稳、动态畸变指数比例的调节上具有一定的不足,较大地制约了发动机稳定性的评估。针对该局限性,本文创新设计可调组合插板畸变发生器,用于实现稳、动态畸变指数比例的调节。同时,采用应力混涡模拟(SBES)模型进行数值模拟,旨在提高大尺度分离涡结构的捕捉能力。研究发现,与基于雷诺平均N-S (RANS)方程的模型相比,采用SBES模型模拟的稳、动态畸变指数具有更高的准确度。此外,可调组合插板畸变发生器产生的稳态畸变指数占比可达约19%~58%,相较于单插板约50%的稳态畸变指数占比有了较大范围的拓宽。研究证实了本文设计的可调组合插板畸变发生器具有稳、动态畸变指数比例可调的能力。

某涡扇发动机压力畸变评定技术

通过某型涡扇发动机与可移动插板式畸变发生器的联合试验 ,确定了对某型涡扇发动机进气压力畸变所作稳定性评定的内容、方法、技术和程序。研究了复杂进气流场的分布表示方法和畸变指数的计算分析方法。得到了被测发动机在若干工作状态下抗压力畸变能力的定量数据。可对我国发动机的使用、研制和发展提供支持和服务。

轴流压气机插板式进气畸变数值仿真

以航空发动机稳定性评价体系中常用的插板实验为背景,分别进行低速、高亚声速、跨声速轴流压气机与插板畸变发生器的耦合数值仿真,研究插板畸变条件下压气机的流场特性以及不同类型压气机在插板畸变影响下的失速起始机制。研究发现:转子进口截面的周向流动是影响低速压气机稳定边界的主要因素;插板角涡对转子叶顶泄漏涡的扰动是影响高亚声速压气机稳定边界的重要原因;畸变气流影响下的叶片通道内激波强度和位置的变化是影响跨声速压气机稳定边界的关键因素。

移动插板容腔对发动机压力畸变流场的影响

基于移动插板容腔对发动机进气压力畸变流场影响,获取了移动插板容腔对小进口直径发动机流场扰动特性。通过发现问题、分析问题、数值模拟、改进设计与试验验证等技术过程,证明了移动插板容腔降低了进气压力畸变流场强度,其影响范围为进口直径小于200mm的发动机,且为避免移动插板容腔对发动机进口气流流场的扰动,设计压力畸变装置时应采取相应措施减小插板容腔体积。

双轴涡扇发动机核心机畸变试验方法研究

采用可移动插板对双轴涡扇发动机核心机抗压力畸变能力进行试验研究,完成了进口压力畸变条件下的稳态逼喘试验,获取了核心机的临界压力畸变强度和压力畸变敏感系数,分析了进口压力畸变对核心机气动稳定性及部分性能参数的影响。详述了核心机逼喘试验设备、试验方法和试验结果分析。结果表明,该试验方案可行、数据可靠、结果有效,能满足核心机逼喘试验需求。为实现准确的整机稳定性综合评估提供了重要的技术基础,促进了发动机稳定性综合评估体系的完善。

采金船复田溜槽

采金船过采区复田,目前大部分采用推土机推剥—采矿—尾矿平整—复田方法,平整效果比较好。但因设备不足,季节性强、超前接续不好、平整不彻底、推剥后重新采、边沟管理困难,成本高,所以只能起到小规模的试验作用,没有得到普及。采金船的复田溜槽具有结构简单、操作方便、不用动力、成本低、效果好的特点。

周向畸变条件下压气机失速先兆分布特征

在低速单转子轴流压气机实验台上开展了周向插板式畸变实验研究,通过安装在叶顶前缘的动态压力传感器和转子出口的梳状五孔探针获取不同插板高度下畸变进气失速特性,结合实验及数值模拟,并采用时域分析法和一维连续小波方法对失速先兆传播特性及失速先兆尺度进行了分析。研究结果表明,失速先兆总是在叶顶前缘位置首先出现,然后由叶顶前缘沿轴向传播至转子出口叶顶位置,之后沿径向传播由叶顶向叶根发展直至失速团占据整个径向叶高。同时,随着畸变强度增加,失速先兆传播速度逐渐增加,且尺度不断增大,从突尖型失速先兆变为长尺度型失速先兆。