NEW SCALING METHOD FOR COMPRESSOR MAPS USING AVERAGE INFINITESIMAL STAGE

The estimation of the precise performance of existing multistage axial-flow compressors of gas turbine engines is fast becoming a great concern, as the use of gas turbine engines in the power generation and in the military industry increases, in order to reduce the analysis performance error of the traditional scaling method, a new scaling method for estimating the characteristics of multistage axial flow compressors is proposed. This novel method is based on experimental and partial data provided by engine manufacturers. Taking the effect of density-change into account, we introduce the average infinitesimal stage concept, and thereby divide the compression process into an infinite number of infinitesimal processes corresponding to infinitesimal stages. Subsequently, we adopt the corrected Reynolds analogy method for compressible flow calculation in order to ensure much better compliance with the similarity criterion, Validation checks show that the proposed method has enough precision to predict the off-design performance characteristics of multistage axial flow compressors.

轴流式压气机特性线外推方法

针对现有轴流式压气机特性线雷诺相似外推方法的不足,提出划分虚拟微元级分段计算压气机特性的方法,将工质压缩过程分解成若干微元压缩段的叠加,使工况变化时微元压缩段进出口相似条件能够得到保证。在雷诺相似的基础上,将每一个微元压缩段外推,得到各微元压缩段特性图,并重构出压气机整机特性图。实例分析表明,新方法可以明显减小现有雷诺外推方法产生的误差,由于虚拟微元级概念的引入,拓宽了压气机特性线获取的途径,提高了获取特性线的可靠性。

变几何多级轴流式压气机特性估算

由于涉及到变几何工况,燃气轮机系统仿真中压气机低转速工况特性计算最为困难,计算压气机的变几何特性具有重要的意义。利用级叶栅的实验特性,推导出模型级轮周功及效率特性在变几何前后的对应关系。在由压气机总特性辨识出模型级定几何特性的基础上,估算模型级变几何特性,从而可由级堆叠方法计算出压气机在变几何工况下的总特性。新方法考虑到工质密度和转速变化对压气机特性的影响,改进了相似理论并使其可应用于可压缩流体计算中。与试验结果对比表明,新的估算方法可以满足燃气轮机系统仿真的精度要求。

多级轴流式压气机平均模型级特性获取方法

针对压气机的级特性计算问题,提出轴流式压气机平均模型级特性的概念,并对经典的相似定律进行改进,使相似工况下各级进出口运动相似条件得到满足.在保证高转速工作区压气机特性计算误差最小化的前提下,采用最优化方法辨识平均模型级特性,结合相似模化的修正方法外推得到模型级完整特性图,进而采用逐级计算的方法重构出压气机完整特性图.新方法改进了传统外推方法,计及到空气密度变化差异和压气机转速对压气机特性的影响,充分利用已有的压气机特性数据并能够在特性线外推中更好地体现压气机自身特性.

基于平均微元级特性的压气机特性线外推方法

在燃气轮机组仿真研究中,确保压气机特性计算的准确可靠是建立燃气轮机组仿真模型的重要前提。针对现有轴流式压气机特性外推方法的不足,对压气机作出合理假设,提出了压气机平均级叶栅特性的概念,进而将压气机分解为若干串联的微元级,分段计算压气机的特性,从而使非设计工况下级进出口相似条件能够得到保证。以雷诺相似定律为基础,将每一个微元级特性外推,得到各微元级特性图,进而重构出压气机整机特性图。结果表明,新方法可以明显减小现有外推方法产生的误差,并由于平均级叶栅特性和虚拟微元级概念的引入,拓宽了压气机特性线获取的途径,提高了外推特性的可靠性。