跨音级轴流压气机转子轮毂非轴对称造型研究

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跨声速轴流压气机不同工况下转子激波与导流叶片尾迹相互干涉研究

跨声速轴流压气机不同工况下转子激波与导流叶片尾迹相互干涉研究沙心国;杨策;王虎;陈山【摘要】应用3维黏性流动计算软件Fine/Numeca,对某型1.5级跨声速轴流压气机进行内部流场和全工况特性数值模拟,得到该压气机特性曲线。

在最高效率点和近失速点,在2种质量流量下,对压气机内部流场进行非定常对比计算,分析了在质量流量变小时,压气机内部流场的变化情况。

%The numerical simulation of internal flow and overall performance for a 1.5 stage transonic axial flow compressor was conducted by three dimensional viscous flow calculation software Fine/Numeca.The characteristic curves of the transonic axial flow compressor were obtained.The unsteady calculation of compressor internal flow was conducted at the maximum efficiency point and near stall point at two mass flow.The variations of the compressor internal flow were analyzed when the mass flow reduced.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2011(037)003【总页数】4页(P59-62)【关键词】跨声速;轴流压气机;进口导流叶片;激波-尾迹干涉;数值模拟【作者】沙心国;杨策;王虎;陈山【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191 ;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】V231.30 引言压气机是航空发动机的关键部件之一，其性能的优劣直接影响发动机总体特性。

高负荷跨音速轴流压气机的叶型优化设计

ｔｅｕｐｒ５％ｓａａｅｎｔｅｍｅｈｄｃｎｉｉｇｏｒｉｃａｎｕａｅｏｋａｄｇｎｔｌｏｉｍ．Ａｓｔｅｒｓｌ，ｈｐｅ０ｐｎｂｓｄｏｈｔｏｏｓｓｎｆａｔｉｌｅｒｌｔｒｎｅｅｉａｇｒｔｔｉｆｎｗｃｈｈｅｕｔ
能。
压气机的全三维数值优化技术集三维流场求解、优化技
术为一体，过对原型机进行参数化而扰动几何构型，从通以
中寻优。目前较常用的方法是结合神经网络（响应面模型的
一
种）与遗传算法的优化方法。众多国外学者已在该领域进
第２卷第７９期
文章编号：０６９４（０２０－０５０１０－３８２１）７０７－５
计
算
机
仿
真
２１年７０２月
荷跨音速轴流压气机的叶型优化设计
李相君，武利，皓光，楚张米攀
（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７０７１０２）
定范围内扰动，可以得到一系列新的叶型，就以此构建叶型
面处则使用周向平均法进行数值传递。计算区域包括进口
导叶、转子及静子排。另外为提高计算效率，采用了多重网
格法、部时间步长和隐式残差光顺三种措施加速计算收局
一
７ — ５
表１计算网格数量分布

考虑封严容腔的涡轮非轴对称端壁优化目标研究

考虑封严容腔的涡轮非轴对称端壁优化目标研究潘贤德;吕剑波【摘要】基于自主开发的非轴对称端壁优化设计平台,在某高负荷低压涡轮环形叶栅上开展了非轴对称端壁设计,分别以总压损失、SKEH以及两者的组合参数为优化目标对不同的目标函数进行研究,计算时考虑下端壁封严容腔的影响.研究结果表明,封严容腔对端区二次流发展有重要影响,端壁造型能优化封严冷气出流方向和出流特征,从而抑制通道涡发展,因此在非轴对称端壁设计时要考虑容腔效应;单独采用SKEH为优化目标时,优化集中在降低二次动能上,遏制了封严出流漩涡的形成,不能有效抑制马蹄涡压力面分支的生成和发展.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P51-55)【关键词】涡轮;非轴对称;端壁;容腔;设计方法【作者】潘贤德;吕剑波【作者单位】中国航发商用航空发动机有限责任公司,上海 200241;中国航发商用航空发动机有限责任公司,上海 200241【正文语种】中文叶轮机械中的损失大致可分为叶型损失、端区二次流损失和叶尖泄漏损失三类[1]。

其中，端区损失主要产生于二次流以及端区边界层内的黏性摩擦作用，在小展弦比涡轮叶栅通道内，端区损失占总损失的比例可达30%～50%，在升力系数较大的大展弦比涡轮叶栅中，二次流问题变得更加突出。

非轴对称端壁造型作为一种先进的二次流控制技术，其基本原理是基于二次流的产生和发展机理，通过端壁形状的改变来减小端壁处从压力面到相邻叶片吸力面的压力梯度，减缓通道涡下部的新边界层生成，抑制二次流的发展，以此来削弱涡轮通道内的二次流损失。

Rose最早提出了非轴对称端壁的概念，相关研究表明，这种方法是减小端区二次流损失的有效途径之一。

非轴对称端壁设计技术已在国外多个民用航空发动机上得到应用，如罗罗的遄达系列发动机、GENX及LEAPX等。

在国内，中国航发商用航空发动机有限责任公司在非轴对称端壁技术研究方面开展了大量的工作。

跨声速轴流压气机转子Rotor37周向槽机匣处理的数值研究

跨声速轴流压气机转子Rotor37周向槽机匣处理的数值研究何文博;史磊【摘要】以跨声速压气机转子Rotor37为研究对象,采用商业软件NUMECA数值研究了单槽处理机匣的轴向位置对于压气机性能及内部流场的影响.周向槽处理机匣的宽度为3 mm,深度为10倍叶尖间隙,即3.56 mm,起始位置分别位于轮缘机匣尖部型面的10％、20％、30％、40％、50％相对弦长处.数值计算结果表明:原始光壁压气机转子的失速原因为叶尖泄漏流动引发的低速区对于尖部叶片通道的堵塞,其稳定工作裕度为14.74％.采取的周向槽机匣处理能够改变转子叶尖流动堵塞状况.当机匣处理起始位置位于30％相对弦长时,压气机转子稳定工作裕度的提升量最大,相比原始压气机转子的稳定裕度提高了1.86％.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)028【总页数】6页(P164-169)【关键词】跨声速压气机;周向槽机匣处理;叶尖泄漏流动;稳定工作裕度【作者】何文博;史磊【作者单位】中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300【正文语种】中文【中图分类】V231.3近些年来，航空发动机的推重比在升高，压气机的轴向尺寸在不断缩短，级数在逐渐减少，平均级负荷水平一直在提高。

然而负荷水平的提高使得压气机的稳定工作范围减小，因此有必要拓宽压气机的稳定工作边界；其中机匣处理即作为一种有效的扩稳技术手段。

人们对机匣处理的扩稳认识始于20世纪60年代初，此后美国NASA、法国国家、航空航天研究院、英国剑桥大学、日本东京大学等纷纷开展了对机匣处理技术的研究[1]。

进入70年代，大量的实验研究工作侧重于槽类和缝类机匣处理的设计方法、扩稳效果及结构尺寸的优化，Lewis研究中心针对机匣处理就做了大量的工作，得出了机匣处理可以使压气机裕度改进，但同时又使压气机效率降低的结论[2,3]。

针对轴流压气机的非轴对称端壁造型优化设计

针对轴流压气机的非轴对称端壁造型优化设计陈得胜;刘波;那振喆;王雷;曹志远;黄建;闫守成【摘要】针对某轴流压气机构建了一种新的非轴对称端壁造型，该造型可通过抑制角区分离来达到减小通道内二次流损失的目的。

首先，在设计工况下，针对基准叶栅建立非轴对称端壁的自动优化设计方法。

然后，在设计和非设计工况下，用NUMECA/Fine turbo模块分别对基准叶栅和优化叶栅进行定常流场计算。

结果表明，两种工况下，优化叶栅有效抑制了角区分离，原因为非轴对称端壁造型改变了通道内的涡系结构；优化叶栅出口截面总压损失系数显著降低，叶栅出口气流角更加均匀和平衡。

%A novel non-axisymmetric endwall contouring was presented for an axial compressor cascade to reduce secondary flow losses by suppressing the corner separation. Firstly, a design methodology based on automated optimization was put forward for the baseline cascade at design conditions. Hereafter, with re⁃spect to the contoured endwall and the baseline cascade, steady numerical simulations were conducted in NUMECA/Fine turbo to gain further understanding of the effects of endwall contouring in both design and off-design conditions. The results demonstrated that with the contoured endwall for both conditions, the cor⁃ner separation was enormously suppressed owing to the modification of vortex structures in the blade chan⁃nel. Furthermore, the total pressure loss coefficient was largely decreased in the outlet plane, and the out⁃flow angles become more uniform and balanced.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】7页(P16-21,52)【关键词】轴流压气机;二次流损失;非轴对称端壁造型;角区分离【作者】陈得胜;刘波;那振喆;王雷;曹志远;黄建;闫守成【作者单位】西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072;93066部队，黑龙江牡丹江157023【正文语种】中文【中图分类】V231.3β气流角Cax叶片轴向弦长总压损失系数，=(Pt,1-Pt,2)/Pt,1P静压h叶片高度x叶高方向坐标y叶栅周向坐标z叶栅轴向坐标下标：1进口截面2出口截面t总参数压气机叶栅中，二次流效应(如角区分离现象)引起的二次流损失在总压损失中占很大比重，因此减小二次流损失会直接提高压气机效率。

压气机1.5跨音级内部流动分析

ｓｒｔｒｎｈｅｐｉｉａｉｔｈｅｓｃｗａｓｗｉｌｅａａｌｚｄ．Ｔｈｅｒｓａｃｎｄｉａｅｈａｔｅｒｒｔｕｃｕｅａｄｔｏｓｔｏｎｖｒｅｙｏｆｔｈｏｋｖｅｌｂｎｙｅｅｅｒｈｉｃｔｓｔｔｈｅａｅｓｒｎｇｓｃａｅｎｔｌｔｏｈｏｋｗｖｓｉｈｅｆｏｗａｓｏｉｈｓｖｅｅｓｐａａｔｏｎｔｕｔｏｎｆｃｈｅｐｐｒａｃｎｇｔｔｌ．ｐｓａｌｎｇｗｔｅｒｅｒｉｎｏｈｅｓｃｉａｅｗｎａｏｈｉＯｓａ１ＷｈｅｔｉｕｌｔｏｎａｐｏａｈｓｔｈｏｎｈｅｓｍａｉｐｒｃｅＯｃｋｅ，ｔｒｓａｓｏｃｈｅｅｉｈｋｗａｖｔｔｈｏａｆｔｌｅａｈｅｔｒｔｏｈｅｆｏｗａｓｎａｈｏｏｆｐｓｅｒｔｅｒｔｏｔｔｔａｈｅｓａｏｒｖｎｅ，ｔｕｓｌａｎｔｈｅｃｏｋｅｏｆｔｌｈｅｄｉｇｏｔｈｈｅｆｏｗｎｄａｓｒｇｅｏａｒｌｗｎｔｅｕｔｏｎｆｃｆｔａｔｏｎｓｃｎｄｙｆｏｏｈｓｃｉａｅｏｈｅｓａｏｒｖａ．Ａｌｏｆｔｓｉｇａｇｒａｏｓｄｍａｈｆｉｅｃｈａｐｌｃｒａｅｔｔｎｅｌｈｅｅｂｒｎｅｔｌｓａｎｋｅｔｅｅｆｃｉｎｙｓｒｙｄｅｅｓ．Ｋｅｒｓ：ｔａｏｎｉｔｇｅ；ｓｃｖｅ；ｃｍｐｒｓｏｒｐｅｆｒａｃｙｗｏｄｒｎｓｃｓａｈｏｋｗａｏｅｓｒｏｍｎｅ

高负荷跨音速压气机转子气动设计及附面层抽吸研究

ｏｕｓｌｙｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅ６０％ｈｉｇｈｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｔｏｔｈｅｔｉｐｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｒｅ —
面层的发展与激波的空间结构，转子局部性能得到改善。关键词：跨音速；高负荷；气动设计；数值模拟；附面层抽吸
中图分类号文章编号：１００２— ６３３９（２０１４）０１— ０００８— ０５
ｂｙＢｏｕｎｄａｒｙＬａｙｅｒＳｕｃｔｉｏｎ
ＬＩＬｏｎｇ，ＳＯＮＧＬｉ，ＷＡＮＧＳｏｎｇ—ｔａｏ
（１．ＥｎｇｉｎｅＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＡＶＩＣＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＡｉｒｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅＣｏ．，ＬＴＤ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｔｅｘｔｈａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｔｒａｎｓｏｎｉｃｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ’ Ｓｒｏｔｏｒｗｉｔｈ４２０ｍ／ｓｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｓｐｅｅｄ

非轴对称进气对燃气轮机压气机性能的影响

关键词：非轴对称进气；畸变；失稳；微喷气
中图分类号：ＴＫ４７４．８文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ５５４９（２０１３）０４ — ０２４５ — ０６
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＮｏｎ－ＡｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃＩｎｌｅｔＦｌｏｗｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒ
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏｓｈｏｗａｇｏｏｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｔｌｌａｍａｒｇｉｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ — ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｎｌｅｔ；ｄｉｓｔｏｔｒｉｏｎ；ｓｔａｌｌ；ｍｉｃｒｏｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
地面燃气轮机的径向进气装置、级间抽气装置等。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｎ — ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｎｌｅｔｌｆｏｗ，ｎａｍｅｌｙｔｈｅｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｎｌｅｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｎｄｒａｄｉａｌ
ｌｆｏｗａｎｄｈｕｂｓｅｐａｒａｔｉｏｎｌｆｏｗ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｎｔｉ－ｄｉｓｔｏｒｔｅｄａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｔｉｐｍｉｃｒｏｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｓ

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ｌｓｅｒｅｄｗａｌａｄｉｒｖｏｒｓｏｆｃｅｃ．ｏｓｎａｎｌｎｍｐｏｅｃｍｐｅｓｒｅｆｉｎｙｉＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｘａ — ｏｏｒｓｏ；Ｎｏ — ｘｓｍｍｅｒｎａｌｒｆｅＡｉｌｆｗｃｍｐｅｓｒｌｎａｉｙｔｃｅｄｗｌｐｏｌ；Ｏｐｉｚｔｎｄｓｎ；Ｎｍｅｉａｉｌ— ｉｉｔｍｉａｉｅｉｏｇｕｒｌｓｍｕａｃ
第２卷第１９期
文章编号：０６９４（０２０ — ０７０１０ — ３８２１）１０５ — ５
计
算
机
仿
真
２２月０年１１
跨音级轴流压气机转子轮毂非轴对称造型研究
米攀，楚武利，张皓光，吴艳辉
（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７０７）１０２
ｏｔｉｔｎｏｊｃｖａｋｅｉｅｍｓｆｗｕｃａｇｄｔｅｐｅｓｒｒｔｗｓｏｌｓｈｎｂｆｅａｔｅｅｋｅｐｉｚｉｂｅｔｅｓｅｐｎｔａｓｏｎｈｎｅ，ｈｒｓｅａｅａｎｓｔａｅｒｔｈａｆｍａｏｉｗｇｈｌｕｅｏｐ－
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｈｅｏｄｒｌｗｏｒｓｏａｓｇｓｃｎｒｂｔｉｎｆａｔｏｔｅｄｃｉｅｏｆｃｅｃ．Ｔｍ— Ｔｅｓｃｎａｙｆｏｉｃｍｐｅｓｒｐｓａｅｏｔｕｅｓｇｉｃｎｌｔｈｅｌｆｅｆｉｎｙｎｉｉｙｎｉｏｉｐｏｅｔｅｃｍｐｅｓｒｅｆｉｎｙ，ｔｅｓｃｎａｙｆｗｃｎｂｏｔｏｌｄｂｈｎｉｇｔｅｈｂｅｄｗａｌｔｃｕｅ－Ｄｒｖｈｏｒｓｏｆｃｅｃｉｈｅｏｄｒｏａｅｃｎｒｌｙｃａｇｎｈｕｎｌｓｒｔｒ．Ａ３ｌｅｕｔｒｏｃｉｅｙｏｔｚｔｎｄｓｇｔｏａｅｎａｔｉｉｌｅｒｌｎｔｏｋａｄｇｎｔｌｏｉｍｓａｐｉｄｕｂｍａｈｎｒｐｉａｉｅｉｎｍｅｈｄｂｓｄｏｒｆａｕａｅｗｒｎｅｅｉａｇｒｈｗａｐｌ．Ｔｅｍｉｏｉｃｎｃｔｅｈ
ＭＩＰａＣＨＵｕ－ｉＺＨＡＮＧｏｕｎｇ，Ｕｎ－ｈｉｎ，Ｗｌ，Ｈａ－ｇａＷＹａｕ
（ｏｅｅｏＰｗｒｎｎｒｙｏｔｗｓｒｏｔｈｉｌｎｅｓｙｉａｈｎｉ０２ｈｎ）ＣｌｇｆｏｅｄＥｅｇ，ＮｒｅｔｎＰｌｅｎｃｉｒｔ，Ｘ ’ｎＳａｘ７０７，ＣｉａｌａｈｅｙｅａＵｖｉ１
ｆｉｎｙｏｅａｉｇｐｉｔｈｐｉｚｔｎｒｓｌｐｅｅｔｄａｎｗｎｎａｉｙｉｅｃｐｒｔｏｎ．Ｔｅｏｔｃｎｍｉａｉｅｕｔｒｓｎｅｅｏ — ｘｓｍｍｅｒｎａｌｉｈｒｄｃｄｔｅｔｔｌｏｔｅｅｄｗｌｗｈｃｅｕｅｈｏａｉｐｅｓｒｏｓｉｈｏｏａｓｇ，ｓｐｒｓｅｈｏｎｒｓｐｒｔｏｎｔｅｄｗｓｒａｓａｏａｓｇ，ｎｄｈｒｓｕｅｌｓｎｔｅｒｔｒｐｓａｅｕｐｅｓｄｔｅｃｒｅｅａａｉｎｉｈｏｎｔｍｔｔｒｐｓａｅａｄｍａｅｔｅｅ
摘要：关于优化提高压气机效能问题，由于压气机通道的二次流流动会造成流动损失，引起效率下降。为了解决上述问题，通过改变轮毂端壁结构，以控制二次流流动，可以提高压气机效率。采用人１神经网络及遗传算法的叶轮机械三维优化建二模方法．使在最高效率工况下可以保持流量不变，压比不低于优化前。对压气机转子轮毂结构进行了优化，得到新型非轴对称端壁结构，并进行仿真。结果表明，降低了转子通道内的相对总压损失，抑制了下游静叶角区分离，可使压气机提高效率，并能有效控制端壁附近的流动损失，提高压气机效率。关键词：轴流压气机；非轴对称端壁；优化设计；数值仿真
ｃｍｐｅｓｒｅｆｉｎｙｉｒｖｄｏｒｓｏｆｃｅｃｍｐｏｅ．Ｔｅｒｓｌｈｗｅｈｔｔｅｎｎｘｓｍｍｅｒｎｌｃｎｅｆｃｉｅｙｃｎｒｌｆｗｉｈｅｕｔｓｏｄｔａｈｏ —ａｉｙｓｔｉｅｄｗａｌａｆｔｌｏｔｏｃｅｖｏｌ
中图分类号：２Ｖ３文献标识码：Ｂ
ＴｈｅＩｖｓｉａｉｎｆＮｏｎｅｔｇｔｏｏｎ－ＡｘｓｍｍｅｒｃＰｒｆｌｏｉｙｔｉｏｉｔｉｎｇＳｉｌｔｇａｏｉｍｐｅｓｒＲｏｏｎｇｅＳａｅＴｒｎｓｎｃＣｏｒｓｏｔｒＨｕｂ