附面层抽吸对压气机叶栅内流动影响的实验研究

发布时间：2020-03-19 18:43

【摘要】： 现代的轴流压气机设计要求具有更低的重量和更小的尺寸,这意味着需要更高的单级负荷和压比。低反动度附面层抽吸式轴流压气机概念的提出和应用对这一目标的实现提供了有效的手段。在影响压气机气动性能的各因素中,附面层的流动状况具有决定作用。吸气式压气机设计的研究表明,采用附面层抽吸技术,可以大大提高压气机叶栅的负荷水平和扩压能力,是一种具有广阔发展前景的新概念压气机设计方法。本文以带有抽吸结构的低反动度轴流式压气机为研究对象,其抽吸结构包括抽吸槽和吸气腔,抽吸槽分别位于静叶吸力面和静叶栅下端壁近吸力面处,静叶具有较大的转角。通过五孔探针测得了叶栅进出口截面上的气动参数,考察了不同抽吸方式下附面层抽吸对压气机叶栅气动性能的影响。对实验级进出口截面上压力、速度矢量及总压损失系数等的分布状况,以及级的特性曲线,进行了细致的分析。结果表明,进行附面层抽吸可以在一定程度上减小通道涡的强度和尺度,有效地延迟吸力面的分离趋势和降低分离的强度,并能使吸力面角区低能流体的积聚减弱,阻塞作用减轻,从而使流动损失减小,扩压能力得以恢复,提高压气机整体性能。论文着重对不同抽吸方式下的效果进行了对比分析,其抽吸方式分为三类:轮毂处抽吸,吸力面抽吸以及不进行抽吸的方案。研究结果表明,所有抽吸方案均能使叶栅的总压损失减小,但是单一的抽吸方式不能很好地减少分离,组合抽吸能更好地控制叶栅的三维分离流动。
【图文】：

示意图,压气机,反动度,附面层

第2章实验装置与实验过程介绍2.1 实验装置介绍在航空发动机的发展过程中，对发动机重要组成部分—压气机的研究始有重要的地位。要深入了解压气机叶栅中流动的物理过程、验证理论分析的实用性、解决工程应用中的实际问题、检验数值模拟的准确性，都要求气机的设计、研究过程中进行大量的实验研究。可以说，压气机的实验研研究压气机的基础和必要环节。本文为了验证高负荷、低反动度附面层抽压气机设计方法的可行性，，进行了单级高负荷附面层抽吸式压气机的动态。2.1.1 实验台简介

流量控制系统,附面层

图 2-2 附面层抽吸与流量控制系统附面层抽吸及流量控制系统见图 2-2，实验采用 2BVA 型水环式真空泵进面层抽吸，每台真空泵的最大抽气量为 400m3/h，可以提供 3300Pa 的极限。在真空泵前接有 LUGB 系列涡街流量计，通过涡街流量计上的阀门控制量。实验时，首先调节真空泵达到所要求的流量值，再启动压气机实验台相关数据的采集。实验过程中受叶片表面气流的影响，实际抽吸量比压气动前略有不同，具体抽吸量以压气机开启后为准。1.2 实验件简介实验件为低反动度附面层抽吸压气机级，由进口导叶、动叶和带有附面吸的静叶组成，图 2-3 和 2-4 分别展示了这些部件。动叶带有较强的弯扭，采用整体叶盘数控加工，具有较高的精度；静叶为直叶片，通过线切割出吸气容腔，并采用金属胶对接口密封。在动叶进口和静叶出口分别沿节向开有 13 处径向孔，用来安装自动探针架测量截面详细流场参数。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH453

【参考文献】