静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究_张健
静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究

静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究近年来,压缩机、压气机等气体动力机械设备在航空、能源、冶金、石油、化工等领域得到广泛应用。
压缩机的性能主要受到叶片几何尺寸和叶片角度等因素的影响,其中压气机的叶栅角度的调整是影响推力效率和推力系数的关键因素。
因此,研究压气机叶片静叶角度对压气机性能的影响是压缩机应用和设计研究的关键内容。
本文主要研究压气机叶片静叶角度调节对压气机性能的影响,并以机翼型号框架为例,利用实验研究和数值分析方法,研究压气机叶片静叶角度调节对压气机性能的影响。
首先,对压气机叶片静叶角进行系统分析,探讨了压气机叶片静叶角的定义和特性,以及压气机叶片静叶角的实际工作原理及其对推力效率和推力系数的影响。
然后,以机翼型号框架为例,在一定的压气机叶片静叶角范围内,建立实验研究和数值分析模型,采用CATIA三维建模软件和ANSYS流体分析软件,对机翼模型进行流场计算,计算出换热特性和流经结构物表面的压力分布,从而分析压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响。
最后,以压气机叶片静叶角调节对压气机性能影响的实验结果和数值分析结果为基础,研究了压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响规律,提出了尽早调整压气机叶片静叶角为最佳静叶角的方法。
同时,对性能分析结果和试验结果进行了比较,并讨论了静叶栅角调节对压气机性能的影响因素,为调节压气机叶片静叶角提供了实践参考。
本研究为压气机性能的调整提供了有益的指导,并可以为压气机的设计与优化提供参考,其有效性已得到实践证明。
综上所述,本文通过分析压气机叶片静叶角的定义及其性能影响,以及调节叶栅静叶角对压气机性能影响的实验研究和数值分析研究,探讨了压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响规律,为压气机调节和优化提供了实用的参考。
压气机静叶调节机构的柔性多体建模及仿真

压气机静叶调节机构的柔性多体建模及仿真张少平;杨川;张一彬【摘要】基于多体动力学理论,应用自研柔性多体动力学仿真程序,建立了压气机静叶调节机构的纯刚性以及考虑尺寸公差和运动副间隙、摇臂柔性、联动环柔性、热变形的多个多体动力学模型,并用纯刚性和考虑摇臂变形两个模型与商业软件对比,完成软件及模型校验.通过模型仿真定量研究了以上因素对可调叶片角度周向一致性和调节精度的影响及影响程度,研究结果可直接用于指导压气机静叶调节机构的设计与优化.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2018(031)004【总页数】7页(P12-18)【关键词】航空发动机;高压压气机;静叶调节机构;周向一致性;调节精度;柔性多体动力学【作者】张少平;杨川;张一彬【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】V233.71 引言高压压气机的单级或多级静叶调节机构是燃气涡轮发动机防喘的关键部件。
其原理是通过调节静叶转角以改变动叶来流攻角,从而避免失速,提高发动机的稳定工作范围[1-2]。
理论上,如果所有部件都是刚性的且各运动副都是理想约束,在作动筒移动到一个固定位置时,单级内所有静叶应该转动到一个相同的设计值。
但实际上,在考虑尺寸公差、运动副间隙、部件柔性、机匣热变形等众多因素之后,级内所有静叶的转角并不相等,且与设计值存在偏差。
单级内各叶片实际转角的一致程度被称为周向一致性,实际转角与理论转角的差异度被称为调节精度。
它们是衡量静叶调节机构性能的重要指标,在本文中通过最大偏差角(是指单级叶片偏离设计值的最大角度)来衡量。
分析和优化静叶调节机构的周向一致性和调节精度对扩大涡轮喷气发动机工作范围具有重要意义[3-4]。
然而,多级静叶调节机构是个极其复杂的柔性多体系统,动辄含有数百个大小零部件和运动副。
高压压气机可调叶片角度控制系统及应用

高压压气机可调叶片角度控制系统及应用作者:赵四洋张健新路超李佳瑞来源:《价值工程》2013年第27期摘要:本文简要介绍了某三排可调叶片角度控制系统构成、工作原理及在工程中的实际应用。
该系统适应性强,其成功应用提高了压气机试验多级叶片角度转速跟踪调节能力,也为叶片调节数字控制技术的使用和推广奠定了基础。
Abstract: This article briefly introduces the composition, principle and practical use of a three-row variable blade angle control system. This system has strong adaptability. Its successful application improves the multistage compressor test blade angle adjusting speed tracking ability and lays a foundation for the application and promotion of numerical control blade adjustment technology.关键词:压气机;可调静叶;控制;性能试验Key words: compressor;variable stator blade;control;performance experiment中图分类号:V233.7 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)27-0055-020 引言航空发动机及其压气机的性能增长要求引导着可调叶片技术的发展方向。
为了缓解压气机在低速小流量区域的叶栅失速,改善压气机的性能及工作范围,当前可调叶片技术也出现了一些新的变化特征,越来越多的压气机需要同时对多级静子叶片进行调节以满足性能参数要求。
叶片加工误差对压气机性能影响研究综述

Chinese Journal of Turbomachinery Vol.66,2024,No.2Summary of Research on the Influence of Blade MachiningErrors on Compressor Performance *Wei-peng Lei 1Hong-zhou Fan 1Jian-hua Yong 2Xin Shu 2(1.School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University;2.Shengu Group Co.,Ltd.)Abstract:Impeller blades inevitably experience errors during actual machining,which can lead to performance differences between actual and theoretical design.This article studies the impact of different types of errors on compressor performance based on the manufacturing errors of impeller blade profile and roughness.Firstly,analyze the impact of different contour deviation forms on compressor performance,and explore various research methods,such as uncertainty analysis and low-speed simulation,to achieve a true judgment of the impact of manufacturing errors on compressor performance.Point out the contour manufacturing errors,and pay special attention to the impact of the leading edge of the blade on compressor performance.Secondly,the surface roughness error of blades needs to be determined based on the actual design situation and processing cost to determine the accuracy range of surface roughness.Taking into account various influencing factors,error compensation techniques are consciously used during the design process to reduce the impact of manufacturing errors on compressor performance.Keywords:Compressor;Manufacturing Error;Profile Tolerance;Roughness;Error Compensation摘要:叶轮叶片在实际加工过程中会难免出现误差,从而导致实际叶轮与理论设计叶轮产生性能差异。
某型压气机VSV机构油压驱动力试验研究

第41卷,总第239期2023年5月,第3期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.41,Sum.No.239May2023,No.3 某型压气机VSV机构油压驱动力试验研究徐 峰1,孙文龙2,龚文杰2,张广辉2,曹传军1(1.中国航发商用航空发动机有限责任公司,上海 200241;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)摘 要:航空发动机压气机在运行过程易发生喘振现象,危及发动机寿命。
为达到提高VSV 机构的运行可靠性以及降低发动机能耗等目的,满足整机台架试验要求。
本文搭建了某型压气机VSV机构油压驱动试验台,采集不同工况下VSV机构油压驱动力,得到了常规与极限速度下油压驱动力数据,给出了VSV机构油压驱动力变化规律。
试验结果表明:常规速度下,速度变量对油压驱动力几乎没有影响,行程变化工况下到达上止点时,油压驱动力会出现阶跃现象,对压气机VSV 机构工作过程中驱动力预测和规律变化以及针对发动机压气机系统能耗、效率优化研究有一定的工程意义与参考价值。
关键词:航空发动机;压气机;可调静叶机构;机构驱动力;试验研究中图分类号:TH133;TP183 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2023)03-0279-05 Experimental Study on Oil Pressure Driving Force Verification ofVSV Mechanism of CompressorXU Feng1,SUN Wen-long2,GONG Wen-jie2,ZHANG Guang-hui2,CAO Chuan-jun1(1.AECC Commercial Aircraft Engine Co.,Ltd.,Shanghai200241,China;2.School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin150001,China)Abstract:The operating process of an aero-engine compressor is prone to surge phenomenon,which en⁃dangers the life of aero-engine.In order to achieve the purpose of improving the reliability of the VSV mechanism and reducing energy consumption and meet the requirements of engine overall test.A type of compressor VSV mechanism oil pressure drive test rig was built to collect the oil pressure drive force of VSV mechanism under different working conditions,and the oil pressure driving force data were obtained under the regular and limited speed,and the regulation of oil pressure driving force of VSV mechanism was given.The test results show that the speed variable has almost no effect on the oil pressure driving force under the conventional speed,the oil pressure driving force will show a step phenomenon when reaching the upper dead center under the stroke change condition,which has engineering significance and reference value for the prediction of the driving force and the optimization of energy consumption and effi⁃ciency of the engine compressor VSV mechanism during the working process.Key words:aero-engine;compressor;variable stator vane;mechanism driving force;experimental study收稿日期 2023-01-20 修订稿日期 2023-02-10作者简介:徐峰(1982~),男,硕士,高级工程师,研究方向为压气机结构设计。
静叶叶顶部分间隙高度对压气机性能影响的数值研究

因此, 存在 一个最佳 间隙值. 关键词 : 叶顶 间隙高度 ; 泄漏涡 ; 角 区分 离 ; 失速
中图分类号 : V 2 3 1 . 3 文献标 志码 : A
0 引 言
随着航空工业的发展 , 高压 比低级数 的压气
机 逐渐 成 为设 计 主 流 , 这 就 需 要 单 级 压 气 机 在 保 证 高效 的前 提 下 能 够 承 受 更 大 的 负 荷 , 导 致 压 气
1 1 6 0 2 6 ) ( 大 连海 事大学 轮机工程学 院 , 辽 宁 大连
摘要 : 通过 C F D数值模 拟方法 , 对 近失速 工况下 跨音速压 气机静 叶叶顶前部开设 不 同高度 间隙改型进行研 究, 分别
c a p a c i t y o f he t s t a t o r b l a d e p a s s a g e we r e i mp r o v e d .Ho we v e r , u n d e r d e s i g n c o n d i t i o n, l f o w l o s s w a s i n c r e a s e d nd a e ic f i e n c y f o c o mp r e s s o r W s a r e d u c e d b e c a u s e f o l e ka a g e l f o w.S t a t o r t i p
e fe c t o f he t l e ka a g e c u r r e n t o n c o r n e r s e p ra a t i o n i s n o t o b v i — O U S .He n c e ,t he r e e x i s t s a b e s t v lu a e f o r he t g a p .
某型高压压气机低转速可调静叶角度优化试验研究

Equipment Manufacturing Technology No.52020 0引言Variable Stator Vanes[1][2][3][4-6]1试验与测量方法1.1压气机试验件S0-S4S4-S9OGVVSV1.2测量方法与参数计算IGV OGV某型高压压气机低转速可调静叶角度优化试验研究张晓诗,李游200241摘要:以某十级高压压气机为研究对象,开展了不同可调静叶角度下的压气机特性录取。
基于试验测量获得的级间特性结果,着重对其中单级性能最为恶劣的级开展可调静叶角度优化,以改善压气机级间匹配。
试验结果表明,采用优化的可调静叶调节角度后,该压气机低转速性能得到改善,效率和喘振裕度均有提升。
关键词:高压压气机;试验研究;可调静叶;级间匹配中图分类号:V33文献标识码:A文章编号:1672-545X(2020)05-0050-03收稿日期:2020-02-07作者简介:1990-5020205/IGV R141.3试验步骤12VSVVSV32试验结果与分析30%ND100%ND70%ND70%ND VSV70%ND VSV0°/0°/0°/-2°/3.5°IGV VSV4IGV/S1/S2S3 2°S4 3.5°170%ND1VSV VSV1.2%2.5%1.5%270%ND VSVVSVVSV ///0/0/0/-2/3.5 1.2% 1.5% 2.5%表170%ND可调静子调节角度优化后与优化前的性能差异图170%ND可调静子调节角度优化前后压气机总特性对比1.61.41.210.80.6VSVVSV0.920.930.940.950.960.970.980.991 1.011.151.11.0510.950.90.850.80.920.930.940.950.960.970.980.991 1.0151Equipment Manufacturing Technology No.52020VSV S32°S4 3.5°VSV 3结论1270%ND VSV 34参考文献:[1].[J].200015127-30.[2].[J].200518131-34.[3].[J].201225412-15.[4]./[J].2017382334-340.[5].[J].201836524-28.[6].[J].201738111721-1726.Variable Stator Vane Schedule Optimization for a High-Pressure Compressor at Low SpeedZHANG Xiao-shi LI YouAECC Commercial Aircraft Engine Co.Ltd.Shanghai 200241China Abstract:The influence of variable stator vane angles on low speed performance of a 10-stage axial compressor has been experimentally investigated.In order to improve stage matching for the compressor VSV optimization was mainly performed for the stage with worst single stage performance based on measured single stage character-istics.Test results indicate that compressor performance at low speed is improved with optimized VSV schedule that both efficiency and surge margin are increased.Key words:High pressure compressor experimental investigation variable stator vane stage matching图270%ND 可调静子角度优化前后第五级单级特性对比1.0151.011.00510.9950.99VSV VSV 0.80.850.90.9511.051.0210.980.960.940.920.90.880.860.80.850.90.9511.0552。
一种静子叶片角度调节结构[实用新型专利]
![一种静子叶片角度调节结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a746338f1ed9ad51f11df25f.png)
专利名称:一种静子叶片角度调节结构专利类型:实用新型专利
发明人:王小颖,郑海亮,胡丹,张成凯申请号:CN201820916394.9
申请日:20180613
公开号:CN208397008U
公开日:
20190118
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型涉及飞机发动机设计技术领域,具体涉及一种静子叶片角度调节结构,用于调节发动机静子叶片的角度,所述静子叶片角度调节结构包括:刻度盘和指示板,刻度盘为与静子叶片的摇臂一体成型组件,能够与所述静子叶片同轴转动,并且所述刻度盘上设置用于标识转动角度的刻线;指示板固定在机匣上,靠近所述刻度盘的一侧设置有与所述刻度盘的第一刻线相适配的第二刻线。
并且所述指示板设置为游标尺,所述刻度盘设置为主尺,两者组成游标角度尺,测量更加准确。
申请人:中国航发沈阳发动机研究所
地址:110015 辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号
国籍:CN
代理机构:北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:高原
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
收稿日期:1999-01-18;修订日期:1999-04-08作者简介:张健(1962-),男,航空燃气涡轮研究院研究员,在职博士研究生第15卷 第1期2000年1月航空动力学报Journal of Aerospace PowerVol.15No.1Jan. 2000文章编号:1000-8055(2000)01-0027-04静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究张 健 任铭林(航空燃气涡轮研究院,四川江油 6217603)摘要:本文介绍了通过调节一三级轴流压气机各级静叶角度组合,以改善级间匹配关系,从而来提高压气机性能的试验研究方法和过程。
试验结果表明,静叶角度的改变对压气机性能有着极为明显的影响。
通过试验,找到了该压气机在设计转速下的一组最佳角度匹配。
最高绝热效率提高了7.4个百分点,稳定工作裕度也有了显著的增加。
关 键 词:静叶片;角度;压气机性能中图分类号:V 263.3 文献标识码:A1 引 言 压气机是对发动机的性能、稳定性、可靠性和成本有极大影响的重要部件,随着发动机技术的发展,要求不断提高压气机的级压比、效率和扩大稳定工作范围。
改善压气机气动设计技术的重要途径是深入了解多级轴流压气机级间匹配的流动机理,摸索各级静叶安装角之间的相互影响,寻找可获得最佳性能的各级静叶角度组合。
目前,多级轴流压气机的特性预估方法还难以准确计算出静叶角度变化对多级轴流压气机性能的影响。
通过试验调试,加上叶片角度优化程序的辅助计算,从而寻找各级静叶角度的最佳匹配,仍是现实可行的方法。
作为高性能多级轴流压气机技术研究计划的一部分,我们参考NASA TP-2597技术报告[1]和有关资料。
研制了一台三级高性能压气机试验件,在燃气涡轮研究院的全台压气机试验台上进行了气动性能试验研究。
本文介绍了试验研究的部分工作,即通过调节各级静叶安装角的优化匹配来寻找压气机的最佳性能,以及角度变化对压气机性能的影响。
2 试验设备和试验件 试验设备:试验设备为敞开节流式轴流压气机试车台,其结构简图见图1所示。
空气通过防尘图1 试验器结构简图(1.防尘网2.流量测量管3.进气节气门4.稳压箱5.齿轮增速器6.排气道7.排气收集器8.排气节气门9.动力装置)网过滤进入,流经流量管和节流阀进到试验段上游的稳压箱。
然后,经压气机试验件后,进入排气系统排入大气。
试验件:为了验证设计软件和试验方法,根据文献[1]提供的部分数据,我们设计了一台三级轴流压气机,作为后续改进设计的原准机。
在标准大气进气条件下,其设计点的主要性能参数:总压比为4.474,绝热效率为0.799,流量为29.71kg/s,转速为16042r/min,喘振裕度不低于15%。
3 试验内容和方法3.1 主要试验内容 (1)寻找压气机相对换算转速n-=1.00的最佳静叶角度组合;(2)录取压气机在n-=1.00的最佳角度组合下的总性能参数;(3)研究各级静叶角度调整对压气机性能的综合影响。
3.2 测试方法3.2.1 数据采集处理系统 数采系统由COM PAQ微机、Neff620巡回检测装置、压力扫描阀、温度参考接点箱、无汞气压计、转速数字显示仪、YJF浮球式标准压力计、SVI-4型标准真空发生器和CR-3240打印机等组成。
在微机控制下进行数据采集,并由它对数据进行实时处理。
压力扫描阀精度为0.1%;Neff620巡检测试装置精度为0.1%;转速数字显示仪精度为0.1%;YJF型浮球式标准压力计精度为0.05%;温度参考接点箱精度为±0.1℃;SVI-4型标准真空发生器精度为±0.05%;无汞气压计精度为0.26%。
3.2.2 仪表布置 空气流量由安装于试车台进气段上游的流量管测定。
在压气机试验件上游稳压箱里放置2支铜电阻,来测量压气机的进口平均温度。
在压气机的进口测量段周向均布了3支总静压复合探针,每支复合探针在叶高方向按等环面安排了5个探头。
另外在进口支板后缘流道中径处,布置了1支沿周向有11个测点的压力耙(测量宽度为支板最大厚度的1.5倍),来测量支板后气流总压分布,以便于修正进口平均总压。
在压气机三级静子出口下游,安排了1支沿栅距有11个测点的总压耙和1支T型热电偶,耙子可径向移动。
同时还布置了2支梳状总压杆,每支杆上有5个探头,沿叶高按等环面分布。
转速采用M3010型磁电式传感器测量。
压力信号的转换采用7个SCANIVALVE 公司的48孔式顺序压力转换装置,每支上装一压力传感器。
为保证压力测量精度,消除传感器的零漂影响。
在试验过程中采集压力参数的同时也采集用标准压力发生器输出的标准压力,既对压力传感器测量精度进行监视,同时也对测量的压力进行实时修正。
压气机出口温度的测量是用铜(康铜)电偶,其冷端接参考接点箱来进行温度补偿。
3.3 试验方法 首先,参照文献[1]提供的最佳静叶角度组合15°/10°/10°/10°进行了调节试验,但结果不理想。
在压气机相对换算转速n-=1.00时的最高效率为0.832。
接着,利用试验件配套的静叶安装角调节系统(由计算机控制4台步进电机来调节静叶角度),进行了22组角度组合的调节试验。
考虑到压气机在设计角度下,流量偏大,因而静叶选用了关的调节规律(增大静叶弦长与压气机轴线的夹角为“+”)。
4 试验结果 经过对各级静叶安装角的多次组合搭配,初步确定了各级角度较佳匹配关系约为1.53∶1∶0.88∶0.94。
在角度为13°/8.5°/7.5°/8°时,得到了压气机设计转速下的最高效率。
相比于设计静叶安装角下的最高效率提高了约7.4个百分点,达0.844(见图2)。
在设计转速下,基本满足了设计流量,且稳定工作范围明显变宽。
以最高效率点为参考点,计算出稳定工作裕度为20%(优化前设计转速下的稳定工作裕度为7%)。
图2给出了压气机优化前后的性能特性线对比图。
图3中给出了各级静叶角度调节时,压气机效率峰值的变化趋势。
从特性线上来看,压气机优化后高转速段的总体性能有明显改善,优化后的流量裕度有了大幅提高。
但压气机85%转速以下的性能却有所恶化。
这表明压气机在不同的转速段上,各级静叶角度的组合关系对压气机性能的影响趋势是完全不同的。
从图3中可以看出效率峰值随着调节角度的增大而提高,但当角度调节28航空动力学报第 15 卷图2 压气机总性能对比图图3 效率峰值随角度调节的变化趋势图4 n-=1.00出口温度沿叶高分布到一定值后,再增大反而使得效率峰值下降。
表1示意的给出了在设计转速下,各级静叶角度的单位变化对压气机性能的影响量。
显然,进口导向叶片和一级静叶角度的变化,对压气机流量和效率起着主要的影响。
表1 在设计转速下各级静叶角度的单位变化对压气机性能的影响量项 目静叶角度单位变化(+)IG V1S2S3S相对变化量流量效率1.1%0.1%1.7%0.7%0.5%0.1%0.4%0.3%图4和图5给出了该压气机出口温度和压力图5 n-=1.00出口压力沿叶高分布沿叶高的变化趋势。
在图6中列出了压气机出口总温和总压在径向沿栅距的分布规律。
所有分布均指压气机在设计转速下的最高效率状态。
从图中可以看出,优化后的压气机出口流场的均匀性有所改善,气流沿叶高的掺混较优化前更为充分。
29第 1 期张 健等:静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究图6 n -=1.00出口温度、出口压力在径向沿栅距分布 (a )出口温度;(b )出口压力5 结 论 (1)通过调节各级静叶角度组合,使压气机级间匹配趋向于良好,有助于改善压气机的性能。
(2)该压气机在不同的转速段上,各级的匹配关系是有所不同的。
(3)进口导叶和一级静叶的角度变化,对压气机的性能起着主要的影响。
参 考 文 献1 Ronlad J.Steinke Desig n of 9.271Pres sure -Ratio Five-Stage Core Compressor and Overall Performance for First Th ree S tages[R].NAS A T P-2597,1986(责任编辑 杨再荣)Experimental Investigation on Effect of Stator Vane AngleAdjustment on Compressor PerformanceZhang Jian, Ren M ing lin(China Aero-Gas T urbine Establishm ent,Jiangyo u 621703,China)Abstract : In order to impr ove the per for mance of a three -stage axial compressor,an ex peri-ment m ethod and procedur e are presented for im pro ving its inter -stag e m atching by adjusting the sta-to r vane ang les of stages.The results show that the stato r vane angle variatio n has a remarkable effect on the co mpresso r per for mance.A set o f optimum matching vane ang les at desig n speed w as found by the tests.The hig hest adiabatic efficiency is increased by 7.4%and the stability operation marg in also has a no table increase .Key words : stator blades ;angle ;compresso r char acter istics30航空动力学报第 15 卷。