变轴向间隙压气机的时序效应

发布时间：2020-05-17 12:40

【摘要】： 现代叶轮机械的发展,在气动性能和可靠性方面提出了更高的要求,其中深入的理解和研究流动的非定常效应有着非常重要的意义。在各种非定常流动的研究中,改变叶轮机械内同名叶栅的周向相对位置是近年发展起来的控制叶列间干扰的方法。大量的实验与数值模拟都证明,时序效应可以有效的减小叶列间干扰的负效应和改善机组效率,但是仍然缺乏比较系统的机理分析。本文利用动态实验方法,系统的研究了时序效应在低速重复级压气机上的应用。 本文对不同轴向间隙静叶时序效应实验的结果进行了分析。首先,时序效应对压气机的气动性能有一定的影响,分析结果显示,在不同轴向间隙设计工况下,时序效应所带来的压气机的效率都有0.7%左右的提高。轴向间隙的改变将同样会影响机组的气动性能。本文在原型基础上构造了两种轴向间隙变化的方案,为了研究轴向间隙的改变给各列叶栅气动性能带来显著变化的原因,本文提出了一个分析的框架。分析的结果显示,轴向间隙最小的方案在叶栅中都表现出较低的流动损失,带来了压气机气动性能的明显变化。本文最后还依据实验结果提出了轴向间隙和时序效应的最优匹配,二者的优势结合是进一步提高压气机性能的一个极具潜力的技术途径。
【图文】：

使流动具有非定常性。此外，在叶片的产生与传播，叶片表面流动的非定常，转捩的不稳定型，尾缘的非定常脱落片与气体的非定常作用及引起的叶片振流动。这些非定常现象，及其诱发的流用，，不但与叶轮机效率，级负荷密切相深入的理解和研究非定常流动现象，对的意义。现状射流

图 1-2 不同轴向间隙下压气机的效率变化[3]图 1-3 不同轴向间隙下涡轮效率的变化[4]Smith[3]在一台 4 级低速压气机的实验研究中发现减少叶列间轴向间隙会带来落后角和损失系数明显的降低。轴向间隙从弦长的 37%降低到 7%，效率提高 1-2%，压比提高 2-4%。（图 1-3）吴仲华[4]在 1952 年发现，随着轴向间隙的增加，涡轮的效率也在提高（图 1-3）。为了解释上述现象，Smith[3]提出了尾迹亏损的恢复机理：一个可逆的过程降低了尾迹的掺混损失。他认为尾迹将在下游叶列内被拉伸，它源于相对运动和下游叶列的加载作用。Van de Wall[5]对这个理论作了更详细的补充，他认为与尾迹有关的损失是通过粘性掺混过程产生的，如果存在某种过程可以降低尾迹的掺混损失，那么总损失也会降低。由于动叶后排列着静叶，那么动叶的尾迹将被静叶切割成为片断，并伴随着主流在静叶流道内输运。在这个过程中，尾迹片断内的小尺度漩涡将被拉伸（或压缩）和倾斜，这种旋涡运动就扮演了改变动叶尾迹亏损的角色。所以说静叶的存在，使得旋涡运动和粘性作用一起成为影响动叶尾迹亏损的两个决定因素。1.2.2 尾迹干扰的研究转动部件与静止部件之间的直接干扰主要由无粘势流干扰和粘性尾迹干扰
【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】：2006
【分类号】：TH45

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本文编号：2668564