单级轴流压气机的旋转失速特性实验_罗志煌_李军_杨朴_吴云_刘东健_李凡玉
单级轴流压气机内部三维流动的数值模拟
单级轴流压气机内部三维流动的数值模拟
丁可金;楚武利;卢新根;杨泳;张春凌
【期刊名称】《流体机械》
【年(卷),期】2005(033)008
【摘要】采用一种快速求解三维粘性流场的计算方法求解轴流压气机的内部流场及全工况特性.该方法采用时间推进法和有限体积差分格式进行求解,对某单级轴流压气机内部流动进行了详细的数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好,同时对压气机内部流场进行了分析.
【总页数】4页(P21-23,13)
【作者】丁可金;楚武利;卢新根;杨泳;张春凌
【作者单位】西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072;沈阳华威集团,辽宁,沈阳,110003
【正文语种】中文
【中图分类】TH453
【相关文献】
1.多级轴流压气机全三维流动特性的数值研究 [J], 高丽敏;刘海湖;刘波;陈云永
2.1+1/2对转涡轮内部三维流动数值模拟 [J], 慕蕾;杨琳;邹正平;刘火星;潘尚能;李维
3.基于CFD的离心泵内部三维流动数值模拟和性能预测 [J], 王志坚;佟亮;李璐璐;郑建设
4.微射流放大器内部三维流动数值模拟 [J], 徐洁;谷传纲;王彤;杨波
5.020Q84喷水推进轴流泵内部三维流动的数值模拟 [J], 韩小林;郑晶晶;石岩峰;周骏
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轴流压气机近失速工况下轴向间隙对径向流影响的研究
轴流压气机近失速工况下轴向间隙对径向流影响的研究陈振毅;彭涛;姜斌;郑群【摘要】为研究导叶和动叶轴向距离对动叶径向流动的影响,对1.5级压气机模型进行数值模拟.对不同导叶和动叶间轴向间隙的计算表明,动叶角区径向流随着流量的降低逐渐向叶顶发展,同一流量时,轴向间隙小的动叶径向流上升高度更大,其在不同高度随时间的径向波动幅度也较强.导叶/动叶轴向间隙并没有改变压气机的失速模式,但却引起失速先兆诱因的改变,表现为动叶径向流上升到叶顶后向上游波动,产生叶顶二次涡推动泄漏流溢出前缘,但大轴间隙叶顶二次涡以动叶角区径向流为主导,小轴间隙则以上游泄漏涡破碎为主导.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2018(060)004【总页数】8页(P16-23)【关键词】轴流压气机;轴向间隙;径向流【作者】陈振毅;彭涛;姜斌;郑群【作者单位】哈尔滨工程大学;哈尔滨工程大学;哈尔滨工程大学;哈尔滨工程大学【正文语种】中文【中图分类】TH432;TK050 引言压气机叶栅通道中有很多复杂的涡系结构，这些涡系的产生和发展对压气机的稳定运行有很大的影响。
大量研究表明压气机叶栅中普遍存在着流动分离，而叶片角区更是容易发生流动分离造成大量低能流体堆积形成高损失区和堵塞区的重要场所，而在逆压梯度（动叶还受到离心力）的作用下，同时存在着径向上升的二次流动，这些径向流动诱导低能流体的位置和形态逐渐发生变化，使叶栅通道的流动更加复杂。
Lei[3-4]等人指出当发生角区失速时存在于角区内的分离涡会沿径向跃起，上升至一定高度与吸力面上的集中脱落涡相互掺混。
Horlock J.H[7]等人最早解释了关于角区分离产生的机理。
Denton[8]在关于叶轮机械流动损失机理的综述中总结出角区分离的机制。
西北工业大学的张燕峰[10]等对压气机叶栅角区流场进行实验和数值研究，发现在低负荷压气机叶栅中低能流体主要集中在叶片吸力面和端壁构成的角区，且在靠近尾缘处端壁和吸力面都产生了回流；在叶片的负荷较高的条件下，角区内的低能流体会在强烈的横向压力和流向逆压梯度的作用下沿径向爬升，最终仅在吸力面处形成回流区。
轴流压气机小扰动诱发旋转失速的试验研究
轴流压气机小扰动诱发旋转失速的试验研究
轴流压气机小扰动诱发旋转失速的试验研究
为了了解压气机旋转失速产生的原因,用试验方法对一低速轴流压气机旋转失速前的小扰动波进行了研究,通过分析该扰动波的特性,推断出小扰动是从转子进口端壁附面层内产生的,该波的振荡是旋转失速产生的根源.
作者：葛宁 Ge Ning 作者单位：南京航空航天大学,动力工程系,江苏,南京,210016 刊名：推进技术ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY 年，卷(期)：2000 21(2) 分类号：V235.113 关键词：轴流式压气机旋转失速小扰动波+。
压气机失速过程的转子叶尖端壁压力场频率特性
第 １ ３卷
第３ ０期
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ０ Ｌ １ ３ Ｎｏ ． ３ ０ ０ｃ ｔ ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ０ — ９ １ ２ ７ — ０ ７
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ￣ｎ ｅ ｅ ｉ ｆ ｎ ｇ
１ 实验设备及数据处理
１ ． １ 实验 设备 介绍
动， 这之 ， 转
子 叶顶 间 隙 泄 漏 流 与 逆 压 梯 度 的相 互 作 用 所 形 成 的堵塞 ， 以及 由此造 成 的 叶顶 区域 流 动 和 负 荷 状 况
２ ０ １ ３年 ７月 ９日收到 ， ７ １ ５日修改
第一作者简介 ： 李 成龙 ， 男 。空军 工程大学 等离 子体动 力 学重 点实
验室硕士研究生。Ｅ ． ｍ ａ ｉ ｌ ： ａ ｋ ４ ７ ｍｌ １ ６ ＠１ ６ ３ ． ｃ ０ ｍ。
９ １ ２ ８
科
学
技
术
与
周期扰动下低压压气机旋转失速先兆辩识
周期扰动下低压压气机旋转失速先兆辩识
张明明;李可仰;董万静
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2016(37)5
【摘要】为了尽早预测压气机旋转失速的发生,通过在进口施加进气周期干扰以达到识别旋转失速先兆的目的。
以一台单级低速低压轴流压气机为研究对象,通过全周数值模拟再现了压气机旋转失速现象。
在旋转进气畸变扰动下,具体分析不同干扰对压气机空间模态随分岔参数变化的影响,并考察幅值灵敏度在识别失速先兆中的作用。
结果显示,在各种进气条件下压气机一阶、二阶空间模态的幅值及其灵敏度在各自不稳定边界均表现出明显增大的现象。
通过监测一阶模态幅值灵敏度的演化,在进气畸变干扰的条件下,相比均匀进口条件能够提前识别出失速先兆。
【总页数】8页(P871-878)
【作者】张明明;李可仰;董万静
【作者单位】北京工业大学北京科学与工程计算研究院;北京大学工学院;船舶振动噪声重点实验室中国舰船研究设计中心
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.低速轴流压气机旋转失速先兆特征的实验分析
2.轴流压气机小扰动诱发旋转失速的试验研究
3.扰动波对轴流压气机旋转失速的影响
4.基于小波变换的离心压气机旋转失速先兆时频分析
5.轴流压气机旋转失速先兆过程中的频率阶跃现象
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轴流式压气机特性课件PPT
05:19:40
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0.5
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1.5
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目前燃气轮机中采用的压气机，由于设 计工况下的压比较大，流向动叶片的气流相 对速度已经很大，增大空气流量（变工况） 时，在流道的喉部截面（最小截面）上速度 很快达到局部声速而“阻塞75页
四类非设计工况分析之二
12
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3.四类非设计工况分析之一
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1
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•（一），在设计转速，工作 点位于红点处。此时流量大于 设计值，压比小于设计压比。 第一级流量系数大于设计值， 由于各级压比小于设计值，导 致后面级流量系数加速放大， 并容易出现堵塞。这也是多级 压气机的特性线要更陡峭一些 的原因。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
288.16
（2）压气机折合转速： ncor1 n T0
（3）压气机增压比为：
* k1
（4）绝热效率计算如下：
P1*
P0*
1*
k 1
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)
k
1
T1* T0*1牛牛文档分享第23页/共75页
T0* 288.16
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以换算（折合）参数表示的轴流压气机的通用特性
n ncor T0 288.16
当流量减少时，动叶排中的某几个叶片可能率先出现分离，于是这些叶片前面出现了明显的气流阻塞现象，受阻滞的气流区使周围的
低速轴流压气机旋转失速的二维数值模拟
低速轴流压气机旋转失速的二维数值模拟
蒋康涛;徐纲;黄伟光;陈静宜
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2003(24)6
【摘要】本文通过求解二维不可压N-S方程,对某三级低速轴流压气机的第一级进行数值模拟。
首先用定常计算得到了该级的稳态性能曲线,然后在级出口加上节流阀进行非定常计算,模拟压气机进入失速的整个过程,重点是先兆的发展和内部流场的分析。
计算结果表明,当阀门关到某个位置,无外加扰动,像数值误差这样的小扰动就能使压气机失速。
本文还讨论了不同轴向计算域、关阀门速率等对模拟结果的影响。
【总页数】4页(P935-938)
【关键词】压气机;旋转失速;先兆;二维;数值模拟
【作者】蒋康涛;徐纲;黄伟光;陈静宜
【作者单位】中国科学院工程热物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TK474
【相关文献】
1.轴流压气机旋转失速建模与检测Ⅱ:基于北航低速压气机试验台的实验研究 [J], 王聪;司文杰;文彬鹤;张明明;王勇;侯安平
2.基于二维数值模拟的轴流压气机旋转失速研究 [J], 赵决正;罗雄麟;崔娟娟
3.低速轴流压气机进口总压畸变与旋转失速关联的实验研究 [J], 张靖煊;童志庭;聂超群
4.低速轴流压气机单转子旋转失速三维数值模拟和实验比较 [J], 蒋康涛;张宏武;黄伟光;陈静宜
5.低速轴流压气机顶部微量喷气控制失速机理的数值模拟 [J], 徐纲;聂超群;黄伟光;陈静宜
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叶轮机械原理 第五章-第二大节侯
5.3 轴流压气机相似准则的应用 求解： 求解：
（1） “加零级”设计的相似准则是 ） 加零级”
∗ G T0∗ / p 0
n / T0∗
在什么截面上应用如下等式？ 在什么截面上应用如下等式？
G T1* G ` T1* ` = * P P* ` 1 1
n T
* 1
=
n` T1* `
问：是否满足雷诺数大于2×105？ 是否满足雷诺数大于 ×
2
2，新讲义P138，第6题： ，新讲义 ， 题
用物理图画说明旋转失速的机理。 用物理图画说明旋转失速的机理。
3，新讲义P138，第7题： ，新讲义 ， 题
简述喘振的物理全过程。为什么有时在发动机进入喘振时， 简述喘振的物理全过程。为什么有时在发动机进入喘振时，压气机 进口处会出现“吐火”的现象？ 进口处会出现“吐火”的现象？ 1
Re = ρU t D t /µ ≥ 2 × 105
（2）原型所需耗费的功率为： ）原型所需耗费的功率为：
P = G ⋅ L∗ / η ∗ adk k −1 k =G⋅ RT1∗ (π * k − 1) / η ∗ = 8717 KW k −1
10
5.3 轴流压气机相似准则的应用 求解： 求解：
（2）缩型所需耗费的功率为： ）缩型所需耗费的功率为：
17
5.3 轴流压气机相似准则的应用 求解： 求解：
（2）“零级”后的总温为： ） 零级”后的总温为：
T1 = T (π
∗' ∗ 1
k −1 ' k *
− 1) / η + T1∗ = 351K
∗'
满足相似准则所需达到的新转速、流量： 满足相似准则所需达到的新转速、流量：
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- 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)。
=" 实验结果及分析
采用时域和频 域 分 析 相 结 合 的 方 法 # 通过分 析失速过程中的 壁 面 静 压 信 号 # 利用时域分析的 方法确定失速先 兆 的 类 型 % 失速团的个数及其旋 转频率 & 然后对原始信号进行滤波处理 # 采用时频 分析的方法证明时域分析的准确性 ) =) ;" 失速先兆类型的确定 尖脉冲扰动由压气机某一特定叶片排的局部 失速产生 # 在原本平稳的压力! 或速度 " 信号中表现 为突然出现的刺状尖脉冲 # 出现后迅速发展成为旋
文章编号 $ # # # . " # / / ! # $ % # ! . # ] ! = . # =
单级轴流压气机的旋转失速特性实验
罗志煌$ 李 " 军$ 杨 " 朴! 吴 " 云$ 刘东健$ 李凡玉$
$) 空军工程大学 航空航天工程学院 等离子体动力学重点实验室 西安 0 $ # # % " !) 陆军航空兵学院 飞行理论系 北京 $ # $ $ ! %
网络出版时间：2013-01-31 08:29
航空动力学报 第! & ' ( ) ! " * ' ) ! "卷 第!期 ! " # $ % & ' " () * $ " + & *. " / * $ + , -) ! # $ % ! # $ %年 !月 , !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
' % . /( ' !( ' !(
为$ 质量流量为 =) . # 全 压 升 为! ! 总压 / 8 9 / # # < 6 G 比为 $) " & 最大转速为 % . # ! / # # # 7 5 F 2) 动态数据采集采用了中泰研创科技有限公司 的Q 该采集卡共有 $ S 1 . 0 = ] = 1 采集卡 # = 个通道 # 量程为 i$ #&# $ = 路并行采集时最高采样频率 为 # 数模转换精度为 $ # 并配有专用数据 ! # # 8 e \ = F W 采集以及分析软件 ) 在距离转子叶尖前缘 $ . ] 轴向弦长位置处的 $ . $ 截面沿周向均匀布 置 ] 个 d M ( F W ,动 态 压 力 传 感器 # 用以观察失速团沿周向发展及旋转情况 & 沿 轴线方 向 的 机 匣 壁 面 布 置 了 0 个 d M ( F W ,动 态 压 力传感器 # 用以观 察 失 速 团 沿 轴 向 的 发 展 以 及 分 布情况 # 如图 $ 所示 ! 图 中 $"0 为 沿 轴 向 0 个 传 感器的相对位置 " )
%( 场中断 ' ) ' %( ' ](
图 $" 压气机结构及动态压力测点布局 + F ) $"D ' 2 T F M 7 6 W F ' 2' T 3 ' 5 7 , 9 9 ' 7 3 ' 2 9 W 7 M 3 W F ' 2 G G [ 6 2 HH 2 6 5 F 3[ 7 , 9 9 M 7 , W 7 6 2 9 H M 3 , 7 9 V
$ 式压气机中观 察 到 是严重的局部流动不稳定
现象 ) 它最初由某 一 叶 片 排 中 一 个 或 少 数 几 个 叶 片通道的流动分 离 形 成 通 道 堵 塞 然后通过堵塞
收稿日期 ! # $ ! . # 0 . $ ] 网络出版地址 /kcms/detail/11.2297.V.20130131.0829.201302.426_025.html 基金项目 国家自然科学基金 / # B # = $ # # 作者简介 罗志煌 男 湖南湘潭人 博士生 主要从事轴流压气机流动控制的研究 ) $ B " /C
对失速 先 兆 现 象 分 析 的 方 法 主 要 有 时 域 分
( B( $ #( $ $( $ ! . $ % % 频 域 分 析' % 小 波 分 析' % 极 坐 标 图' 析'
等# 这些方法都能 有 效 地 判 别 出 失 速 先 兆 形 式 以 及失速团的流动 特 征 # 但是都只是对失速先兆形 式进行了研究 # 而失速发生之后的流动现象却都 没有涉及 ) 为了进 一 步 加 深 对 轴 流 压 气 机 失 速 现 象的深刻认识 # 本文针对单级低速轴流压气机在 不同的质量流量状态下的旋转失速特性以及失速 恢复特性做了详 细 的 研 究 # 以期揭示轴流压气机 的失稳机制 # 用以 对 压 气 机 的 设 计 以 及 主 动 控 制 提供必要的指导和借鉴 )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
造成压气机增压能力下降 # 并带来性能损失 ) 和模态波扰动
' ( = . "
是旋转失速
的两种先兆扰动 形 式 # 大量的实验表明两者均可 在 同 一 台 压 气 机 中 观 察 到# 有时甚至会同时出 李军等 对 一 台 单 级 轴 流 压 气 机 的 旋 转 失 ) 速发展过程进行了大量实验研究 # 应用谐波 + ' M . 现 识别出失速的初始扰动有尖脉 7 F , 7系数法 ! S + D" 冲扰动和模态波 扰 动 两 种 形 式 # 并且发现压气机 结构形式对失速 的 初 始 扰 动 形 式 有 很 大 的 影 响 # 单级压气机与孤 立 转 子 相 比 # 其失速初始扰动形 式更为明显地表 现 为 旋 转 波 扰 动 # 进口导叶作负 预旋调节时可使 旋 转 波 加 强 # 并且明显增长了失 速预报时间等 ) 长尺度的模态波扰动与整个压缩 系统的二维不稳 定 相 关 # 而短尺度的尖脉冲扰动 表明流场中存在与高的转子攻角相联系的三维流
"第!期
罗志煌等 $ 单级轴流压气机旋转失速特性的实验
] ! 0
的通道引起紧邻叶片通道流动攻角增大来进行传 播# 使压气机叶片 通 道 周 期 性 地 进 入 堵 塞 和 正 常 状态 旋转失速 一 般 在 压 气 机 工 作 点 达 到 或 接 ) 近特性线的最高 点 时 出 现 # 并且需要满足一定的 条件 $ 即压气机下 游 的 高 压 容 腔 相 对 较 小 和 储 存 的能量较低的情 况 下 才 可 能 发 生 ) 旋转失速的具 体表现形式为绕 周 向 旋 转 的 失 速 团 # 失速团内有 总压损失 # 几乎没有流量通过 # 失速团沿周向传播 的速率比转子旋转的速度要低 总之 # 旋转失速 ) 的产生 # 会减小压气机环面平均压比和质量流量 # 尖脉冲扰动
摘 """ 要 以 一 台 单 级 低 速 轴 流 压 气 机 为 研 究 对 象 采用在压气机周向 轴向不同位置处布置多个动态压 力传感器的方法 获取了压气机失速过程中不同位置动态 压 力 信 号 的 变 化 情 况 通过对各测点的压力信号分 别进行了时域 频域分析 ) 结果表明 压气机在失速前出 现 尖 脉 冲 型 扰 动 失速后的失速团的有分裂和合并的 现象 个数在 $ 和 ! 之间相互转换 但退出失速时总是由两个合并成为一个 并且在几个转子周期内迅速退 出 对失速时的压力信号频谱分析证明了对失速团个数判断的准确性 ) 关 " 键 " 词 压气机 旋转失速 失速团 动态压力 频谱分析 中图分类号 & ! % $""""" 文献标志码 >
( % 转失速' 当这种尖脉冲第一次出现时 # 它所占据 )
;" 实验设备及方案介绍
研究对象为空军工程大学的单级低速轴流压 气机 # 该 压 气 机 不 带 进 口 导 流 叶 片# 采用轴向进 气% 径向排气的结构布局 ) 转子叶片数为] 静子 /# 叶片数为 = 其外壁和内壁的 直 径 在 进 口 和 出 口 ## 处均相 等 # 轮毂直径为] 机匣直径为= # #55# # # 设计条 件 下 该 单 级 压 气 机 的 主 要 性 能 参 数 55#
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