叶顶间隙变化对压气机性能影响的研究.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·23·叶顶间隙变化对压气机性能影响的研究①②③刘瀚；吴廉巍；赵文强（①驻广州四二七厂军事代表室，广州510260；②驻武汉七〇一所军事代表室，武汉430032；③海军装备部驻武汉地区军事代表局综合计划处，武汉430032）摘要：叶顶间隙变化会对压气机性能产生影响。本文应用NUMECA软件建立了1.5级轴流压气机模型，模拟盐雾腐蚀导致压气机叶顶间隙增大，提出平间隙、斜间隙两种间隙变化方案，通过改变间隙、转速和出口背压实现变工况，计算得到不同工况下压气机的各项性能参数。分析间隙变

2、化前后压气机的总体性能变化以及流场变化情况。总体性能里包括流量、效率、压比、轴向力、扭矩和喘振裕度等，流场中性能参数的分布包括相对速度、熵、相对总压损失系数、相对马赫数、静压等。通过本文较为详细的论述，得到间隙变化对压气机各项性能的影响规律。Abstract:Tipclearancechangescanimpactthecompressorperformance.ThispaperusesNUMECAsoftwaretoestablishamodelof1.5stageaxialcompressor,simulatinghowthesa

3、ltmistcorrosioncausestipclearanceoftheaircompressorincreasing,andputsforwardtwokindsofclearancevariationscheme,thatisflattipclearanceandobliquetipclearance.Throughchangingclearance,speedandoutletpressuretorealizevariousconditionsandtocalculateperformanceparametersunderdi

4、fferentworkingconditionsofthecompressor.Analyzetheoverallperformanceandtheflowfieldchangesbeforeandaftertheclearancechange.Overallperformanceincludesmassflow,efficiency,pressureratio,axialthrust,torque,surgemarginandsoon,thedistributionofperformanceparametersintheflowfie

5、ldincludestherelativevelocity,entropy,relativetothetotalpressurelosscoefficient,relativeMahernumber,staticpressureandsoon.Throughthespecificanalysis,influenceofclearancechangeoncompressorperformancewasobtained.关键词：轴流压气机；叶顶间隙；斜间隙；性能影响Keywords:axialcompressors；tipclearance

6、；obliquetipclearance；theperformanceimpact0引言下可压缩的粘性流动，忽略质量力有：压气机叶顶间隙，包括转子叶片的叶顶与机匣之间的（1）间隙，以及静子叶片的叶顶与轮毂之间的间隙。在设计压气机的过程中，叶顶间隙是必需存在的，如果没有间隙，压（2）气机转子是无法转动的，因此需要给定一个初始间隙值，守恒型的质量、动量和能量方程为：[2]一般以叶高或者弦长作比，约为1%大小。在之后的使用过程中，间隙随着磨损、腐蚀而不断扩大。燃气轮机在一些（3）特殊场合下使用———比如船舶燃气轮机，会吸入富含水分（4）和盐分

7、的空气，空气中的盐分会附着在叶片上并腐蚀叶片，导致叶片表面粗糙度变化以及叶顶间隙增大，影响压（5）气机性能。叶顶间隙增加1%叶高，压气机流量减少约1%，效率减小约1.3%[3]。因此，研究叶顶间隙变化对压气其中，I={δij}为单位张量；Г={τij}为粘性应力张量，对于机性能的影响规律，在压气机的设计、优化、故障诊断及维牛顿流体有：修过程中均具有重要的作用。（6）本文应用NUMECA系列软件对1.5级压气机进行数值模拟，提供平间隙、斜间隙两种间隙变化方案，通过改变为热流矢量，假设流体遵从Fourier传热定间隙、转速、背压值实现变工况

8、，得到叶顶间隙变化前后压律，则有：气机的总体性能以及流场参数分布的不同模拟结果。（7）1数值模拟方法在数值模拟计算中，采用商用软件ANASYS而为单位质量流体的总能量，e为单位质FLUENT，利用分离式求解