航天科技创新基金(08B53004)
- 作品数：16 被引量：108H指数：7
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- 跨音轴流压气机转子叶尖喷气扩稳机理分析被引量：4
- 2011年
- 对跨音压气机Rotor35进行了多通道全三维定常/非定常叶顶喷气数值模拟。数值计算所获得实壁机匣总性能与试验结果符合良好。计算表明使用3.6%转子堵塞流量的叶顶喷气量可以获得21.4%的扩稳效果。定常计算结果显示叶顶喷气重点影响0.9叶展以上区域,使得该区域进气攻角和扩散因子减小,从而降低叶顶载荷,减小了由激波和泄漏涡相互作用形成的通道堵塞。非定常计算结果显示,叶尖喷气的扩稳效果来自两方面:一是对某一叶片叶顶的卸载作用;二是对激波/泄漏涡干扰形成的低能区重新注入轴向动量。后者对通道流通的改善作用大于前者。非常高的喷射频率使得叶顶喷气能够抑制每个通道中低速区的进一步增长,从而实现了对压气机的扩稳。
- 吴艳辉田江涛李清鹏张卓勋楚武利
- 关键词：跨音速非定常多通道
- 轴流压气机转子叶尖二次涡的试验验证及形成机理被引量：8
- 2012年
- 对轴流压气机转子机匣壁面静压进行动态测量,采用小波分析方法处理近失速工况动态压力测量信号,功率谱显示在与二次涡相近的频率上存在较高的能量带,能量峰值沿轴向的衰减与二次涡的变化规律相符,表明二次涡在流场中存在是可能的。针对相同转子进行全通道非定常数值模拟,计算结果表明,近失速工况下,转子圆周每个通道叶顶附近均存在规律一致的二次涡运动。叶片中后段间隙泄漏流与间隙泄漏涡破碎产生的低能流体相互作用,在泄漏涡破碎形成的堵塞区域中形成二次涡。二次涡运动使得近叶顶载荷分布发生变化,从而导致近叶顶流场出现了一种周期性的自维持的非定常流动现象。
- 吴艳辉李清鹏田江涛楚武利张皓光
- 关键词：轴流压气机动态压力测量小波分析
- 双级跨音风扇轴向缝处理机匣结构优化的数值研究被引量：3
- 2010年
- 文章以1台高负荷、高转速的双级跨音轴流风扇为对象,基于对原型风扇失稳机理及原始处理机匣扩稳机理的认识,设计了3种新的处理机匣,在其上进行轴向缝处理机匣结构优化的数值研究。数值计算结果表明,跨音工况下新设计的3种处理机匣对风扇的裕度均没有改进,这与原始处理机匣的实验和计算结果是一致的,而新设计的机匣结构2和结构3在亚音工况下均比原始处理机匣获得更大的裕度改进量。通过对亚音工况下风扇内部流场进行了详细分析,探索了新设计的第2、第3种处理机匣结构获得更大扩稳能力的流动机理。流场分析表明,机匣结构2处理面积的增加提高了轴向缝抽吸或吹除叶顶低能气团的能力,使叶顶通道的流通能力提高。较之于结构2,前置的处理机匣结构3更好地利用了叶顶通道的压差,因而其扩稳能力进一步提高并获得了一定程度的性能改进。
- 吴艳辉张皓光楚武利苏中亮
- 关键词：压气机结构优化
- 静子轮毂角区失速与尖隙流动相互作用机理分析被引量：7
- 2011年
- 以某单级轴流压气机为研究对象,采用气动探针对其级间及出口气动参数进行了测量,并对叶顶有/无间隙时的静子内部流场进行了全三维数值模拟。计算得到的带尖隙时压气机总性能、级间及出口参数的径向分布与实验结果较为一致。在此基础上,对比分析了有/无尖隙时静子端区的复杂流动结构,发现轮毂/吸力面角区失速是该压气机静子端区的主要流动特征。无尖隙情况下,在轮毂/吸力面角区仔在一个由多涡系汇聚而成的空间环涡结构,并在吸力面诱导出大量反流;而尖隙的引入破环了该环涡结构的形成,但它在轮毂/吸力面角区形成了沿流向发展的泄漏涡、增强了通道出口径向分离涡的强度,从而增大了近失速工况点30%叶高以下高总压损失区的范围。
- 田江涛吴艳辉李清鹏楚武利张皓光
- 关键词：静子反流
- 双级跨声风扇双段轴向缝式机匣扩稳机理分析被引量：7
- 2010年
- 以高负荷,高转速的双级跨声轴流风扇为对象,用数值模拟的方法研究了双段轴向倾斜槽类机匣的扩稳机理。计算得到的实体壁机匣和处理机匣的性能曲线与实验结果符合得较好。计算和实验均表明,双段缝式处理机匣扩大亚声速工况下的稳定工作范围。通过详细的流场分析表明,亚声工况下双级风扇第1级动叶吸力面附面层分离造成的叶顶通道阻塞是双级风扇流动失稳的关键因素。双段缝式处理机匣利用叶顶通道的压差在缝内形成回流,该回流将转子顶部通道内的低能流体抽吸进入缝中并向缝上游输运,在输送过程中在压差的作用下加速,最后在缝上游区重新进入主流。通过这种方式激励了转子顶部通道端壁区的低能气团,从而有效地扩大了亚声速工况下该跨声速风扇的稳定工作范围。
- 吴艳辉张皓光楚武利苏中亮
- 关键词：跨音速压气机机匣处理
- 激波/泄漏涡相互干扰对跨声压气机流动稳定性的影响被引量：11
- 2010年
- 对单级跨声压气机Stage 35进行了单通道全三维定常数值模拟,开展了网格密度对计算结果影响的研究,从而确定了一套最佳网格配置,该套网格配置预测的总性能和基元性能与试验结果符合得最好.以此为基础对Stage 35的内部流场进行分析,发现其流动失稳最有可能是由动叶近叶顶靠近压力面侧的低能堵塞团引发的.随着流量的减小,间隙泄漏涡的强度和旋拧度随着叶片载荷的增加而增加,激波与泄漏涡相互干扰使得近失速条件下间隙泄漏涡破碎,涡破碎极有可能是动叶近叶顶靠近压力面侧低能流体产生的主要原因.
- 张卓勋吴艳辉楚武利张皓光
- 关键词：跨声速数值模拟激波
- 自适应流通机匣处理改善压气机性能的机理被引量：21
- 2010年
- 为了探索自适应流通机匣处理形式影响跨声压气机性能及流场的流动机理,文中采用非定常数值模拟方法研究了自适应流通机匣处理对NASA轴流Rotor37气动性能的影响。数值计算结果表明:自适应流通机匣处理能有效地延迟失速并在大部分流量范围内略微提高压气机的效率。通过详细的流场分析表明,该机匣处理能有效地增大叶顶区的气流进气角度,抑制了间隙泄漏涡在叶顶通道内的发展,同时阻止泄漏涡涡核在通过激波后破碎,提高了转子顶部通道的流通能力,进而减少叶顶区的流动损失。
- 张皓光楚武利吴艳辉苏中亮
- 关键词：机匣处理轴流压气机失速
- 周向槽机匣处理的数值研究及扩稳机理分析被引量：1
- 2010年
- 结合周向槽机匣处理试验结果,采用全三维的数值方法对带周向槽机匣处理的亚音速轴流压气机内部流动进行研究。试验与数值结果均表明周向槽机匣处理能扩大压气机的稳定工作范围,同时略微地降低压气机效率。在两个转速下,数值模拟结果与试验结果符合良好。通过详细地分析压气机叶顶流场表明实体壁机匣时,触发该压气机失速的主要原因是间隙泄漏涡涡核破碎,使得叶顶通道堵塞程度严重。采取周向槽机匣处理能降低产生叶尖泄漏运动的驱动力,有效地削弱了间隙泄漏流造成的负面影响。与此同时,周向槽具有抽吸或吹除机匣端壁区低相对总压流体的能力,使低能气团在叶顶通道堆积的范围大为缩小,提高了叶顶通道内的流通能力。
- 张皓光楚武利吴艳辉
- 关键词：轴流压气机机匣处理数值模拟流场
- 进口总压畸变对压气机性能及流场影响的机理研究被引量：7
- 2010年
- 采用全三维非定常数值方法研究进口周向总压畸变对轴流压气机转子性能及内部流场的影响,数值结果表明进口周向总压畸变后不仅降低压气机的稳定裕度,也使压气机等熵效率减少。通过详细地分析压气机内部流场,揭示了进口周向总压畸变对该压气机转子性能及流场影响的机理,即进口周向总压畸变后,明显降低50%～100%叶展内的气流进气角。同时增强产生叶尖泄漏运动的驱动力,提前使叶顶间隙泄漏涡涡核破碎,造成高的堵塞,最终触发压气机失速。
- 张皓光楚武利吴艳辉苏中亮
- 关键词：总压畸变轴流压气机流场
- 轴向倾斜缝机匣处理影响压气机性能的机理被引量：26
- 2010年
- 为了揭示缝式机匣处理影响轴流压气机性能的流动机理,对带轴向倾斜缝机匣处理的轴流压气机转子进行全三维非定常数值模拟,试验与数值结果均表明机匣处理在有效地扩大压气机稳定工作范围的同时,也使压气机等熵效率减少。通过详细地分析压气机内部流场,揭示了该机匣处理对该压气机转子性能及流场影响的机理,即倾斜缝内的回流具有抽吸或吹除端部低能流体的能力,在倾斜缝中形成的喷射流的作用下,叶顶通道内的低速气团得到了有利的激励,从而推迟转子的失速。但也使转子叶顶加功量下降,同时缝内的回流及其与叶顶主流的相互作用带来大的流动损失,最终降低压气机转子等熵效率。
- 张皓光楚武利吴艳辉苏中亮
- 关键词：轴流压气机机匣处理流场
