跨音速壓氣機(jī)機(jī)匣處理數(shù)值研究.pdf

1、機(jī)匣處理作為一種簡(jiǎn)單而有效的失速被動(dòng)控制技術(shù)，在提高壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以說(shuō)，機(jī)匣處理是當(dāng)前葉輪機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)之一。然而，多年來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)匣處理方式主要靠經(jīng)驗(yàn)，缺少統(tǒng)一的準(zhǔn)則。
　　本文根據(jù)一跨音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，首先采用三維定常/非定常數(shù)值模擬，重點(diǎn)關(guān)注葉頂流場(chǎng)，分析了跨音速轉(zhuǎn)子失速的誘發(fā)因素。對(duì)于本文跨音速轉(zhuǎn)子，不同轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)失速機(jī)制不同，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子處于跨音速流動(dòng)，由于間隙泄漏渦破裂所導(dǎo)

2、致的堆積在葉片通道壓力面前緣的阻塞將葉片通道激波推出葉頂前緣是觸發(fā)壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)的主要機(jī)制；而在非設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子內(nèi)部流動(dòng)處于亞音速，由間隙泄漏渦造成的堵塞和較大來(lái)流攻角導(dǎo)致的葉頂吸力面附近大面積流動(dòng)分離共同作用引起壓氣機(jī)流動(dòng)失速，而吸力面分離占主要作用。
　　在分析壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的失速機(jī)理基礎(chǔ)上采用周向槽和軸向槽兩種機(jī)匣處理方式進(jìn)行擴(kuò)穩(wěn)處理，并探討不同機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)對(duì)跨音速壓氣機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的擴(kuò)穩(wěn)效果和對(duì)失速的影響。周向槽的加入能提

3、高不同轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定裕度，對(duì)葉頂流場(chǎng)的的影響主要有三方面：改變泄漏渦的軌跡，使之更偏向于吸力面，改善軸向的通流能力；由于軸向槽的穴效應(yīng)能直接抽吸掉低能流體；抑制尾緣吸力面分離。通過(guò)對(duì)寬槽與窄槽的研究發(fā)現(xiàn)，窄而密的周向槽更能有效引導(dǎo)間隙泄漏流沿周向運(yùn)動(dòng)，相同處理面積下窄而多的處理槽比寬而少的周向槽更有利于擴(kuò)穩(wěn)。
　　軸向槽的作用機(jī)理與周向槽不同，處理槽的尾緣正好位于泄漏渦造成堵塞的位置，有利于壓氣機(jī)的穩(wěn)定性。對(duì)比軸向斜槽與折線傾斜槽，