航空发动机过失速及退喘模型研究

针对涡喷和涡扇发动机,通过求解带源项的2维欧拉方程组,发展了模拟发动机整机过失速及退喘动态过程的理论模型,实现了2种发动机稳定状态-喘振/旋转失速-退喘动态过程的模拟。分析了某单轴涡喷发动机算例,模拟结果展现出喘振和旋转失速相应的基本特征;对某小涵道比双轴混排涡扇发动机进、退喘模拟结果进行分析,发现风扇与压气机均发生了喘振,且喘振频率相等,并最终都恢复至稳定状态。

基于LXI总线的压气机试验台退喘试验系统研制

压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的震荡现象,会导致压气机部件强烈机械振动和热端超温,会在短时间内造成部件或整机严重损坏,因此压气机试验台建设时退喘系统建设尤为重要;介绍了一种基于LXI总线的压气机试验台退喘试验系统的实现方法,阐述了该系统的主要特点和优势;试验中,对压力、温度、电压参数进行采集和记录,然后通过判喘准则,进行判断,并快速发出控制信号,实现压气机快速退喘;通过验证,该系统在压气机发生喘振时能够迅速发出信号,实现压气机快速退喘,达到了建设的目的,可有效防止压气机喘振对试验部件造成损坏。

组合压气机退喘异常分析与排故

在录取压气机特性线时,不可避免地要进入失速/喘振等不稳定工况,但进入后必须尽快退出,以确保设备及压气机的安全。本文首先介绍了某组合压气机在进入喘振工况后不能及时退出的故障现象,接着通过分析查找原因并进行试验验证,最终找到了解决问题的办法。这对今后排除类似故障具有一定的借鉴意义。

压气机退失速控制的数值仿真

为了探究退喘阀快速开启时退失速有效性和稳定性的影响因素及其流场机理,对退失速的动态过程进行了数值仿真,并比较了不同放气速度的退失速过程.使用了两种数值模拟方法:分布式变转速MG(Moore&Greitzer)模型和RANS(雷诺平均Navier-Stokes)方程.两者对性能曲线的预测在趋势上吻合较好.RANS结果显示,以不同速度开阀,退失速过程流场变化本质上相同,扰动受由入口产生的高速气流影响向下游迁移,并最终位于转子前缘平面,其尺度会随着轴向高速气流的冲击进一步减小直到完全消散.对比不同开阀速度可知,开阀越快,入口产生的高速气流越强,使得退失速时间越短;扰动削弱程度越大,扰动的周向传播速度越快,越接近转子转速.开阀过程中,气流波动会更剧烈,能量损失更多.

基于级间放气的发动机防喘控制

航空发动机一般会采用级间放气和导叶调节等控制措施来保障压气机的稳定工作,防止压气机喘振造成发动机损坏。对某型航空发动机的级间放气控制技术进行分析和研究,利用FADEC控制放气阀动作,控制软件预设放气调节计划,根据发动机实时状态计算合适的放气阀位置需求,通过PID控制实现阀无级调节,使放气阀在发动机整个工作过程中自动保持需求的打开位置,提高压气机喘振裕度,同时提出了喘振检测及退喘控制方法,并进行试验验证,结果表明该技术合理可行。