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《1997 瞬态过程热传递对压气机稳定裕度的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、年月推进技术第卷第期〕奋瞬态过程热传递对压气机稳定裕度的影响‘王占学唐狄毅西北工业大学航空动力与热力工程系,西安,摘要详细分析了发动机瞬变过程中热传递对压气机稳定性的影响机理,建立了热传递对压气机稳定裕度影响的数学模型,并,以一台增压比为的涡扇发动机为例进行计算结果表明了建立模型的正确性。主肠词,,,压气机,涡轮风扇发动机瞬态响应热传递稳定性分类号一肠··块哭,,‘,,记,··闭,卯,,,引言,,。现代涡轮发动机总增压比高相应地会产生较高的温升就会导致喘振或失速发生发动、,“”“”,机在减速加速循环的工作中经常遇到称为致加速性或遭遇加速性问题将。,,。
2、导致喘振或失速在使用过程中不可恢复失速的出现可能会使压气机产生严重后果虽然,在压气机稳定裕度的预测方面取得了不少进展但这些方法都没有考虑瞬变过程中热传递对。,压气机稳定裕度的影响因此有必要分析发动机瞬变过程中热传递对压气机稳定裕度影响的机理和确定由此引起的稳定裕度的减少量。瞬变过程中热传递对压气机稳定裕度的影响机理,,,当发动机从加速到减速再到加速时叶片会向气流散热使发动机处于一种热工作状态相,,,对于冷工作状态发动机稳定裕度减小当再重新进行加速时可能会引起失速或喘振这主要是因为各部件偏离了平衡工作状态。,,,在轴流压气机中金属表面向气流的热传递使环面
3、附面层增厚由于阻塞引起额外损,收稿,日期修回日期推进技术年失。在叶片上附面层也同样会增厚,图表示了在叶片后形成的尾迹受热传递的可能如影响。,在从图上可以看到压力面的尾迹部,分基本不受热传递的影响因此它的厚度和从叶片尾缘的分离角不随叶片温度而改。“”,变但是在热叶片吸力面由于较大的逆,,一压力梯度附面层迅速增长叶片尾迹增,,,厚导致尾缘分离角不同于绝热状态叶片向附面层的热传递的最终结果是形成较厚的尾迹,。,有效偏转角减少△其值依叶片和气流温度而变化同时吸力面附面层是紊流或层流以及。,,是否存在分离对△有很大影响所以热传递引起了位移厚度的增加尾缘分离角发生
4、改变引起攻角变化,压气机偏离设计工作状态。,。,空气密度变化引起压气机特性改变在零件和气流之间有热传递时会改变通过压气机,,,。,的气流温度引起气流密度变化这必然导致气流轴向速度发生变化引起攻角变化同时若存在金,,‘,属零件表面向附面层的热传递会引起附面层内密度的减小降低了流动质性增,。,。,加附面层厚度加快附面层分离一旦附面层分离热传递会加速这个过程因此轴向速度,以及附,,的变化面层变化引起的叶栅的气流参数的变化引起各级工作点偏离设计工作点压气机特性偏离设计工作状态。非绝热的压缩和膨胀使整台发动机偏离设计工作点。金属零件和气流之间的热传递使发,动机中
5、的压缩和膨胀成为非绝热的热传递对附面层的影响涡轮导向器的有效流通面积改变,这两个原因共同作用使整台发动机偏离设计工作点。,。,热传递引起部件或零件间间隙改变气流的不均匀度增大这二者的共同作用会导致有,。,,效功和级效率下降导致级压头减小但是和其它影响相比由于热传递引起的间隙的变化对,压气机稳定裕度的影响很小在分析中可忽略不计数学模型热传递对喘振边界的影响,。〔〕在计算热传递对压气机特性的影响时可近似为对有效转速的影响把热传递对附面层、密度的影响均分别近似为对有效转速的影响。热传递使附,如分离点的运动,,因面层发生变化与叶片表面温度和气流温度之差成比例,
6、此有效转速的变化细可以用此温差来表示·。孟以孟鲁一,,。,式中为瞬变完成后的压气机转速为翼型表面平均温度为瞬变完成后压气机、。进出口截面间的平均温度由于密度改变引起的有效转速的变化可由下式求出△,刃井不井一—一、—。,式中为叶片表面向气流的放热量为气流的质量流量。第卷第期瞬变过程热传递对压气机稳定裕度的影响热传递对发动机共同工作线的影响,。热传递引起压缩和膨胀过程是一个多变过程所以计算时应对绝热指数进行修正在膨胀过程,绝热指数修正式为一尹一一称在,压缩过程中绝热指数修正式为一一一振式中为修,正后的多变指数一为传热量向气流传热为正气流向外界放热为负为加工
7、量气,乳,流对外作功为正外界对气流作功为负为涡轮多变效率振为压气机多变效率为绝热指数。,热传递引起附面层厚度变化对通过导向器流量的影响可以用流量修正系数表示一加一气‘‘’一一·一一二导,。式中为导向器下游静压导向器进口总压算例分析及结论,,,。利用上面的数学模型以一台压比为的涡扇发动机为例进行计算结果见图图一一一一亡归︸吸。,︸古尔么曰,一‘﹄﹁工编。﹄济户‘﹄。︸︺公产尸﹄袱山︶﹁︵‘﹄二一义︵︶奋乏获。一、】·伴代岛,碑黑‘。,井·啥从计算结果可以得到以下结论热传递对,压气机特性的影响体现在转速线和喘振线的偏移热传递不仅引起换算转,,。速变化同时也
8、影响压气机气动特性使每一级偏离设计工作点热传递对发动机共同工作线的,影响是由于热传递使压缩和膨
