压缩机的喘振与失速-译文第3章

第3章失速相关

3.1 导论

旋转失速本质研究的结果表示，为了完整的描述一个建立的失速模式，必须知道单元的数目、周向宽度、径向宽度和传播速度。试验结果表示形成数据相关的基础用于预测失速结构的确定趋势。当质量流量减少时，单元的数目可以增加或减少，但是在总体单元附近的环面阻塞率始终增加。对于低的中心/末端比率转子的压缩机，初始模式是局部范围失速。对于高的中心/末端比率的转子，只有整体范围失速似乎被遇到。绝对传播速度随转子旋转转速而增加，但是随单元数目和从局部范围失速到整体范围失速的转变而改变。这一章述评了企图量化它们的趋势且发展了数据相关。

3.2 轴流压缩机

3.2.1 环形通道阻塞

阻塞可归结于压缩机失速在有末端失速起始的峰值压力增量处开始。它随质量流量减少且不管旋转失速的转变以及在失速单元数目上的改变而渐进地增加。两种参考书上出现作为流量系数函数的阻塞数据。这两组数据绘制在图3.1上。这幅图表示关于Fabri和Siestrunck（1957）文献中的峰值压力增量点以及关于Rockett(1959)文献中的峰值压力增量的范围。Fabri和Siestrunck采用的数据是在低于峰值压力增量处流动的流量。Rockett(1959)文献中的数据是选自失速的初始点。当压缩机仍然处于峰值压力增量处时，阻塞增加大约20％是非常显著的。在失速起始处阻塞上存在激增也是显著的。当流量系数为0.55时，在大约8％的阻塞处存在直接的升高，在这之后阻塞线性地改变。如果在失速流动的范围上，在非阻塞区域内的轴向速度是常数，在阻塞上的变化将是线性的。这是通过短划线截取在100％的阻塞处的纵轴和在流量系数为0.55的横坐标来表示。在质量流量微小的改变下，阻塞上出现急剧增加意味着当失速开始时轴向速度必须增加。作者指出在非常低的流量下，热线数据表示在大的单个失速单元上的强回流的局部区域。这将给出一个低于用常数的轴向速度线表示的阻塞值。然而这个区域依然代表了来流的阻力，而且仍然能把阻塞作为是有效的。

阻塞模型可以通过从Rockett(1959)文献中的数据基础上明确的表达。图3.2表示从试验或者从设计者的电脑模型中得到性能特性线。在峰值压力增量处，假设阻塞增加8％。然后使阻塞线性增加到零流量。在两组数据(Fabri和Siestrunck[1957]和Rockett[1959])的基础之上使用线性增加。完全基于Rockett的数据之上的是8％初始阻塞的假设。对于渐进失速的性能特性是可适用的。看上去没有数据适用于突变失速特性。

3.2.2 单元数目

渐进失速的研究试验表示当质量流量从失速起始处的流动减少时单元数目的趋势。最初形成一到三个单元。当质量流量减少时，单元数量增加。当流量进一步减少时，单元数目减少，并且最终只有一个大的失速单元。虽然对于这种趋势是异常的，但是基本上，对于单元数目以及其后的单元特性是一种趋势。

表示在图 3.3上的试验结果是选自以个别基准在单块上单元累加形成的数据。针对在由热线探针探测到的单元数目之上的流量系数范围，根据每个基准来绘制单元数目。大多数完整的数据组是来自Rockett的研究。类似的趋势参考Graham和Prian(1953)，并且存在除了Graham和Prian(1954)的各种其他参考

文献所支持的数据集。Huppert等人(1952)文献中的数据表示在低流量系数下的

5单元失速模式，其一般的趋势是逼近1单元或者通常为非稳定流动的区域(零单元数目)。Graham和Prian的1954年数据表示只有6单元和8单元的失速模

式。对于这些单元数目小范

围的流量系数表示可能的非

稳定流动。除了Rockett的

几乎所有的参考文献表示失

速的顺翼展方向的程度。整

体范围的和局部范围的模式

标注在图上。

如果边界放置在大多数

数据位于的区域附近，那么

单元数目的分布可以通过如

图3.4所示的来标识。这幅

图表示在图3.3上试验数据

的编制。初始的旋转失速的

信息有1到3个单元。当质

量流量减少时，存在转变到

4或5个单元。数目可能牢

固地确定或者可能是基本的

4单元模式带有短时间的5

单元模式的信息。在低的质量流量时，存在确切减少单元数量的趋势。虽然最终只剩下一个单元，但是这是如图3.1所示的非常大的单元。当逼近零流量时，单个单元消失，并且剩下一般不稳定的状态。在图3.4上也表示了整体范围和局部范围的失速。这个范围表示在接近流量系数为0.3处的重叠。只有Rockett(1959)没有表示叶片跨距的有效距离。

图3.5表示在采用各种参考资料的不同单元数目值下，流量系数平均范围的直方图。注明由于单元数目从1到3，所以局部范围失速比较小。虽然对于Rockett 的4单元模式表示没有局部范围失速，但是Graham和Prian(1953)表示了一个5单元决不范围失速结构。对于当单元数目增加时，局部范围的流动距离增加是一般趋势。这反映的事实是在已经建立旋转失速之后，当流量减少时单元数目快速从1变化到5，并且局部范围失速转变为整体范围失速。这章表示主要的整体范围的单元数目构成是1，3和4。两单元构成不是如图3.3所示的为主要的。

图3.3，3.4和3.5没有提供一组相关数据来预测单元的数目。只是表示单元数目可能存在于在不同流量系数的范围之上。对于鉴别局部范围或整体范围的覆盖度一样是正确的。目前，没有试验证据导致失速单元数目或局部范围和整体范围覆盖度的预测。

3.2.3 单元传播速度

七种参考资料的数据被编制来描述传播速度随失速结构和压缩机运行条件的变化。然而个别的存在不同的参考资料似乎是给出了相矛盾的结果。Huppert 等人(1952)文献中的数据表示当单元数目增加时传播速度增加。Graham和Prian （1953）文献中的数据表示虽然传播速度随单元数目有非常小的变化，但是当失