轴流式压气机非均匀栅距时序效应的影响研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。轴流式压气机非均匀栅距时序效应的影响研究　　摘要：本文采用LU-SGS隐式解法与双时间方法相结合，求解圆柱面二维流动的雷诺平均非定常N-S方程，数值模拟了时序效应对动叶非定常气动力的影响，研究表明：时序效应对动叶非定常气动力的影响较大，主要影响基频处的气动力幅值，导叶排和静叶排均为非均匀结构的新型时序效应可以大大降低基频处的非定常气动力，但气动力的大小随工况的变化比较大。　　关键词

2、：时序效应；轴流式压气机；非均匀栅距　　中图分类号：TK47文献标志码：A　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　自20世纪70年代Walker在试验中发现时序效应现象以来，国内外对叶轮机械时序效应现象有了一定程度的研究，从

3、已发表的文献看，涡轮中时序效应不论在高速还是低速，效率都有明显变化，这说明时序效应对涡轮的性能有一定的影响；而时序效应对压气机效率的影响，相对来说要小一些。非均匀栅距的降噪作用，��内外已做了大量研究，这方面比较有代表性的研究主要集中在对直升机旋翼和民用风机上，如美国贝尔公司研究了直升机旋翼叶片不等距对旋翼气动噪声的影响，指出采用非均匀栅距结构具有降噪作用。然而，在轴流式压气机上采用非均匀栅距的研究是很少的，文献[5]研究了非均匀栅距对压气机气动噪声的影响，得出在保证压气机气动性能基本保持不变的情况下，采用非均匀栅距能够降低转子-静子干涉噪声。　　目前，对

4、非均匀栅距时序效应的研究，在国内外公开发表的论文较少，本文利用非定常流动数值模拟的方法，研究非均匀栅距时序效应对压气机不同工作状态下叶片表面非定常气动力的影响。　　1数值模拟方法　　数值模拟计算采用自主开发的多叶片排二维圆柱面流动的非定常流动计算软件，应用双时间步法与LU-SGS隐式解法相耦合的方法，以无波动、无自由参数的耗散NND格式和有限差分方法数值求解轴流压气机二维圆柱面非定常流动的N-S方程。方程中的黏性项采用中心差分格式离散，并以目前工程上应用比较广泛的Baldwin-Lomax双层代数模型计算紊流黏性。　　2计算结果及分析为了充分发挥“教学点数

5、字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　本文的算例为某航空发动机压气机第一级近叶尖截面，包括了进口导流叶片排、转动叶片排和其后的静叶排，动叶进口的相对马赫数大于。为了尽可能正确地反映动、静叶排之间的相互影响，同时考虑到非定常流计算的工作量，通过对压气机的导

6、流叶片排、动叶排和静叶排的叶片数目的近似约化处理，计算时选取的导流叶片排、转动叶片排和静子叶片排的通道比为6∶4∶6，如图1所示。　　以常规均匀栅距为基础，通过上下平移叶栅，得A、B两种非均匀结构：结构A：第二片导叶向上移动原栅距的10%，第三片导叶上移20%，第四片导叶上移10%，未说明的叶片位置不变；结构B：第二片导叶下移10%，第三、四、五片导叶下移20%，第六片导叶下移10%。以A、B为基础开展时序效应研究。　　时序效应验证　　上述两种结构中，A结构3、4通道尺寸缩小，B结构1、2通道尺寸缩小，A结构第三片导叶同对应静叶的距离为d1，B结构第一片导

7、叶同对应静叶的距离为d2。现将B结构的静叶位置整体下移d2-d1的距离，即将B结构缩小的通道所在的第一片叶片同静叶的距离相对位置调为d1，这样得到的结构与A结构有两个相位的差别。图2为A结构和变换后的B结构设计工况下的非定常力曲线图，上面的曲线为原A结构气动力曲线，下面为B结构变换后所得新结构的气动力曲线，从图上可以看出，两曲线的差异仅仅是相位的不同。因此证明，造成A、B结构的非定常力变化规律不同和频域结果差异的本质就是导叶与静叶的时序效应。　　导叶排与静叶排均为非均匀栅距的时序效应为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用

8、于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、