多级轴流压气机失速边界预测方法研究

对Ｃ．Ｃ．Ｋｏｃｈ所提出的计算轴流压气机失速压升能力的方法加以改进，提出改进的预测失速流量的半经验准则，并对２台１０几级轴流压气机的多条转速线进行了计算．与实验结果相比，吻合良好，符合工程应用要求．

低速轴流压气机旋转失速边界的模型描述

从低速轴流压气机完整旋转失速过程所具有的突变性和迟滞性等典型动力学特征出发,通过对其拓扑性质的对比分析,证明压气机旋转失速与突变理论尖点突变模型在拓扑结构上具有相似性;以拓扑不变性定理为基础,通过发展有效的拓扑映射方法,建立了尖点突变模型的突变点集与压气机旋转失速突变点集之间的拓扑映射关系.在两台低速轴流压气机上的模型实际应用效果表明:尖点突变模型能够定性地描述具有突变型失速特点的低速压气机不同转速工况下完整旋转失速过程的突变性、迟滞性以及分岔特性,通过该发展的拓扑映射方法,可以将实验获取的失速点和恢复点完全映射到模型线上,这表明尖点突变模型能较为准确地描述旋转失速的失速边界.

跨声速轴流压气机失速边界预测方法

研究了跨声速、单级设计压比为1.82的Stage 35轴流压气机与单级设计压比为2.05的Stage37轴流压气机在不同转速下的特性.在HARIKA原型程序基础上,改进了其叶排效率、落后角、理论能头计算模型,采用了两种轴流压气机失速边界的预测方法,第1种为HARIKA原型程序的分离流量预测方法,第2种为Koch所提出的失速静压升系数预测方法,所得特性计算结果与实验点吻合较好,Stage 35设计点效率的误差由原型的3.9%降低到改进后的1.5%,Stage 37设计点效率的误差由3.1%降低到1.9%.两种预测方法对失速边界流量的预测误差最小分别可达1.3%与1.6%,表明两种失速边界预测方法都是可行的.

周向槽机匣处理对跨声速轴流压气机影响分析

设计了一种周向槽机匣处理结构,并利用全三维定常数值模拟方法,研究了该机匣处理结构对某跨声速轴流压气机转子性能和流场的影响。结果表明,数值模拟结果与实验结果符合良好,该周向槽处理机匣使压气机转子的失速点流量减小了11.5%,有效地扩大了其稳定工作范围,但是同时也使得其峰值效率下降了0.82%。对压气机转子内部流场的分析表明,周向槽处理机匣扩稳的主要机理在于其对叶尖间隙泄漏涡与激波干扰后形成的低速流团的抑制,以及对叶片吸力面附面层径向涡在机匣面堆积形成的低速流团的吸除。

变几何叶片对压气机特性影响的实验研究及分析

利用带导叶的单级轴流压气机实验台 ,详细测量了进口导叶无预旋、全叶高预旋 2度和叶顶端部预旋 2度对压气机总性能、基元性能及失速边界的影响。在设计及非设计转速下 ,通过对比三种导叶几何条件下的性能曲线 ,探讨了导叶预旋在非设计转速下的扩稳效果及设计转速下对压气机性能的影响 ,分析了利用端弯技术扩大压气机稳定工作范围的机理 ,该研究进一步说明了端弯技术是推迟轴流压气机不稳定流动发生的有效手段之一 。

工质物性对亚音速轴流压气机转子性能的影响

采用理论分析与数值验证相结合的方法,研究一氧化碳、空气、二氧化碳、氦气和氩气等工质的物性对于亚音速轴流压气机转子性能的影响.首先,通过理论分析明确了马赫数、雷诺数及比热比是影响压气机转子性能的物性因素;然后,建立亚音速压气机转子失速边界流量与工质物性之间的数学关系;最后,采用数值模拟方法对理论分析结果进行验证.结果表明,采用方程获得的失速边界预测值与数值结果相比,误差小于5%.

入口流场畸变对不同流量下某离心压气机单级性能的影响

本文以某多级离心压气机第一级叶轮为研究对象,应用Turbogrid和CFX软件研究了该级设计工况下入口流场畸变而引起该级压气机的性能和流场分布的变化情况。计算结果表明,不考虑叶顶间隙、无业扩压损失和进气蜗壳损失,在设计工况及理想进气条件下,该级叶轮对气体压缩的等嫡效率最髙可达96.8%。随着正攻角不断增加,叶顶截面首先出现流动分离,效率不断降低,在本文计算进口气流速度方向畸变范围内,效率最低为82.8%。若继续改变气流角度,CFD残差曲线震荡更加激烈甚至发散,显示叶轮进入失速边界。相比设计工况流量,小流量下失速边界更远,这是由于轴向速度不同而造成的攻角分布不同。