摘要：在多级轴流压气机特性计算HARIKA算法基础上,发展了一种预测多级轴流压气机率先失速级的方法。该方法结合多级轴流压气机单级的最大静压升能力和实际工作点的特性,配合使用单级级叠加非设计点性能预测方法,可以很好地预估多级压气机的率先失速级,与已有试验结果比较表明该预测方法是正确可靠的。

摘要：针对总压比20以上的某10级轴流压气机,使用一维无反射和通量守恒两类转静交界面模型进行单通道定常数值仿真,并与试验结果对比,从交界面的守恒和无反射两方面特性分析对计算结果的影响及其机理。结果表明:一维无反射交界面可有效消除激波反射,但无法保证交界面守恒性;对于本文研究对象,设计点流量、峰值效率和最高压比分别偏高5%、2.6%和4%;转静交界面通量不守恒导致的误差,会随着级数增加而累加。通量守恒交界面虽然存在激波反射等误差,但仍可求出与试验形状接近的性能曲线,除流量偏高3%,其余主要指标均与试验吻合。因此,计算中需综合考虑压气机的级数、负荷水平和反动度、叶尖间隙、激波的形状和强度、超跨音叶片前缘与交界面的距离,以选择合适的交界面模型。

摘要：用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究。导出了多级轴流压气机特性关系,建立了在给定通流部分形状时最优化设计的数学模型,得到了解析关系,并以某三级压气机为例进行了数值计算,所得结论具有一定的普适性,对多级轴流压气机的初步设计有一定的指导作用。

摘要：在多级轴流高压压气机上 ,开展从气动失稳到喘振及退出喘振时对气体压力的动态测量。试验是在多级轴流高压压气机静叶设计角度及中间级引气的情况下进行的。采用高精度、高频响的动态压力传感器 ,高速同步采集板 ,快速A/D采集板和高速处理机相结合 ,借助频谱分析的方法来找出失速 /喘振频率 ,并且找出对应着该频率的各通道之间的相位差 ,分析出失速 /喘振首发级。在试验中运用信号分析方法对叶片排中失速及喘振信号进行数学处理。测量得出的结论是 :在多级轴流高压压气机中 ,失速 /喘振均属于突变型 ;在 n=0 .8时压气机工作于多值区 ;中间级引气将影响失速 /喘振。

摘要：基于全三维黏性流场求解,对多级轴流压气机叶片反方法改型设计技术进行了研究。介绍了所采用的数值求解方法,之后阐述了压气机叶片反方法设计的基本原理和流程。为验证方法的有效性,对某型高压压气机后四级初始设计结果进行了数值模拟和反方法改型设计,基于对数值结果的分析提出了多级环境下叶片表面载荷分布调整的具体方法。反方法改型设计结果表明,通过合理调整多个叶片表面载荷分布,提升了四级压气机整体气动性能。设计点绝热效率基本保持不变,压比提高6.57%。

摘要：概述了压气机设计体系的发展历程,介绍了轴流压气机设计技术,并结合多级轴流压气机的设计特点,提出了三维修正S2流面分析程序的多级轴流压气机性能预估方法,通过对比,验证了该方法的精度比单纯的三维计算的精度高,为多级轴流压气机的性能预估提供了一个新的工具。

摘要：重点介绍了采用基元叶栅法计算多级轴流压气机非设计点性能以及径向和周向畸变影响的动力学模型和数值模拟方法.通过计算分析了RB199发动机高压压气机的特性,以及进口径向、周向总压畸变经过高压压气机的衰减和对该压气机性能的影响,预测结果与试验数据吻合很好.

摘要：为了确定级间引气对多级轴流压气机特性的影响,便于在燃气轮机整体性能分析时简化引气模型,开展级间引气条件下轴流压气机特性预测方法研究,通过级间匹配模型求解引气位置压力、温度和引气位置上下游的特性,根据引气后的上下游重新匹配确定受引气影响的压气机特性线。结果表明:对5级压气机在换算转速为1.0、0.7和0.5倍设计转速情况下分别进行了预测,得到的特性线与压气机原特性线相比有明显变化。在压比-流量特性图中,引气后的等换算转速线整体位于原特性线之上,压气机压比提高,在小流量时提高较小,在大流量时提高较大,并且提高效果随引气流量增加逐渐明显;在效率-流量特性图中,引气后的等换算转速线与原特性线交于一点,在该点左侧效率因引气而降低并随着引气流量增大而进一步降低,在该点右侧则刚好相反。采用此5级压气机的抽放气特性对性能预测模型进行了验证,引气位置总温的相对误差不超过1%,总压的相对误差不超过2%。

摘要：针对多级压气机三维气动数值优化中存在的级间匹配与计算成本难以兼顾的问题,采用了只对待优化级进行单级三维数值求解,而在边界条件中考虑级环境影响的优化策略,对某型7级高负荷轴流压气机存在叶背分离的第4级静子进行了数值优化.在有限的计算时间内,多级压气机绝热效率相比原始设计提高了近0.8%,压比增加了近4%,压气机的整体性能得到提高.应用表明:该优化策略较好地平衡了级间匹配与计算成本的矛盾.

摘要：通过理论计算分析与试验研究,解释了核心机试验中调节叶片(VSV)异常偏关引起的转子叶片非同步振动(NSV)现象。首先对出现叶片振动的前1.5级压气机进行了全环非定常数值模拟研究。数值结果表明当第1级静叶安装角从偏关2°逐渐调节到偏关6°时,第1级转子叶片负荷逐渐增加,并出现明显的分离流动结构,该流动现象在转子叶片上产生非整数倍转频的压力脉动激励,这是典型的旋转失稳(RI)现象特征。为进一步研究旋转失稳诱发非同步振动与转子气动负荷之间的关联,在6级跨声压气机试验件上开展了系统性的计算与试验研究。通过二维通流计算评估了不同进口导叶/静叶(VIGV/VSV)角度下,第1级转子负荷随转速的变化规律。进而通过6级压气机试验,观察到当第1级静子叶片调整到偏关8°以及第1、第2静子叶片同时调整到偏关4°和偏关3.6°时,第1级转子叶片均出现了非同步振动现象。通过分析第1级转子叶片表面应变的频谱和机匣动态压力脉动的频谱,建立了二者的内在关联。明确了除叶尖径向间隙大外,可调导叶/静叶偏关同样会在转子叶尖形成高负荷,导致叶尖区域流动不稳定进而诱发叶尖旋转失稳现象。研究结果对于多级压气机的设计工作具有重要的指导意义。