新型机匣处理对轴流压气机过失速性能影响的研究

摘要

该文设计了两种新型机匣处理:梯状尖部间隙机匣处理和非轴对称尖部间隙机匣处理,并在西北工业大学航空动力与热力工程系704教研室的单、双级轴流压气机实验台上进行了实验,从过失速的角度考察了这两种新型机匣处理形式对压气机性能的影响,达到了预期的目的.实验结果显示:如果梯状尖部间隙机匣处理的几何形状和几何尺寸——梯形周向槽的位置与深度——设计合理,则它不但可以改善压气机的稳态性能,还可以改善压气机的过失速性能.所以,梯状尖部间隙机匣处理为机匣处理研究提供了一种新的研究方向,值得叶轮机械工作者对其开展进一步深入研究.另一方面,当压气机转子尖部间隙存在非轴对称性时,则无论是压气机的稳态压升性能,还是过失速压升性能都不同程度地恶化.实验结果显示,叶尖间隙值沿机匣周向的分布规律变化,会对压气机性能变化产生很大的影响.该文根据一维非定常单元容积模型,开发了应用于带梯状尖部间隙机匣处理和非轴对称尖部间隙机匣处理的轴流压气机过失速性能C++计算机模拟程序.该程序对压气机过失速性能的模拟结果与实验的结果吻合得很好.可以在工程实际中用于预测压气机的过失速形式及预估压气机的过失速性能.

目录

摘要

Abstract

前言

0-1本文研究综述

0-1-1机匣处理

0-1-2过失速问题

0-2本文研究内容

第一章机匣设计

1-1梯状尖部间隙机匣处理

1-1-1梯状尖部间隙机匣处理简介

1-1-2梯状尖部间隙机匣处理的分类、命名和分组

1-1-3梯状尖部间隙机匣处理的设计

1-2非轴对称尖部间隙机匣处理

1-2-1非轴对称间隙机匣处理简介

1-2-2非轴对称尖部间隙机匣处理的分类、命名和分组

1-2-3非轴对称尖部间隙机匣处理的设计

第二章实验设备及实验程序

2-1实验台

2-2压气机性能及主要参数

2-3实验仪器及参数采集

2-4实验前的准备

2-5实验程序及步骤

第三章梯状尖部间隙机匣处理对压气机过失速性能的影响

3-1分析参数的定义

3-2失速边界点压比、效率和压气机综合裕度的改进

3-3机匣处理对压气机失速平均特性的影响

3-3-1小间隙下压气机的失速平均特性

3-3-2中等间隙下压气机的失速平均特性

3-3-3大间隙下压气机的失速平均特性

3-4滞后环和失速可恢复性能

3-4-1滞后环和失速可恢复性概述

3-4-2梯状尖部间隙机匣处理对失速可恢复性的影响

3-5梯状间隙机匣处理的机理分析

3-6本章小结及结论

第四章非轴对称尖部间隙机匣处理对压气机过失速性能的影响

4-1失速边界点压比、效率和综合裕度的改进

4-2机匣处理对压气机失速平均特性的影响

4-2-1小间隙下压气机的失速平均特性

4-2-2中等间隙下压气机的失速平均特性

4-2-3大间隙下压气机的失速平均特性

4-2失速可恢复性能

4-3非轴对称尖部间隙机匣处理的机理分析

4-4本章小结和结论

第五章压气机过失速性能的理论研究

5-1模拟过失速性能的数学模型

5-1-1问题概述

5-1-2控制方程的推导

5-1-3压气机特性的处理方法

5-2轴流压气机过失速性能的数值模拟

5-2-1控制方程的求解

5-2-2初边值条件

5-2-3压气机过失速性能数值模拟程序

5-2-4变比热的处理方法

5-3数值模拟的结果

5-3-1对孤立转子的模拟结果及分析

5-3-2对单级的模拟结果

5-3-3压气机特性改变时的数值模拟结果

5-4本章结论

第六章总结和展望

6-1本文的主要结论

6-2对今后工作的展望

参考文献

致谢