分析某三级轴流式低速压气机零级气动优化设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第47卷第6期机械工程学报Vol.47No.62011年3月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMar.2011DOI：10.3901/JME.2011.06.160某三级轴流式低速压气机零级气动优化设计柯婷凤郑群明玉周(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001)摘要：基于相似理论为某一三级轴流式低速压气机增加一个高效零级使压气机流量增加了12.5%，同时达到增加压比的目的。由于流动缺陷集中在静叶上，利用三维粘性计算流体力学(Computationalfluiddynamics，CFD)技术对静叶进行

2、重新改型设计：采用可控扩散叶型(Controlleddiffusionairfoil，CDA)控制叶片表面速度分布，控制了叶片表面附面层厚度，尾缘逆压梯度减小，很大程度减小了叶栅后半部分的三维分离；为进一步缓解端壁处的低能流体堆积，采用端弯技术，在改善端区流动的同时也很好的改善与原机的匹配，提高零级性能，最终提高新型压气机的效率，达到设计要求。同时分析加零级前后压气机特性曲线，证实喘振裕度得到了保证，分析进出口气流角表明加级后原机部分仍然保持原来的相似运行条件。关键词：相似理论零级可控扩散叶型端弯匹配喘振裕度中图分类号：TK474AerodynamicDesignand

3、OptimizationofZero-stageforThree-stageAxial-flowLow-speedCompressorKETingfengZHENGQunMINGYuzhou(CollegeofPowerandEnergyEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001)Abstract：Theaerodynamicdesignofanewfrontstageforathree-stageaxial-flowlow-speedcompressorbasedonthesimilaritytheoryi

4、sdescribed,inordertoincreasetheflowby12.5%andthetotalpressureratio.Thedesignandoptimizationarecarriedoutbyusinga3D-viscocitycontrolleddiffusionairfoil(CFD)technologyonstator.Thenewcomputationalfluiddynamics(CDA)profileisadoptedtocontroltheprofilelossesandadversepressuregradientattrailing

5、areas,sothethreedimensionalseparationisreducedgreatly.End-bendingtechnologyisalsousedtofurthermitigatetheaccumulationoflow-energyfluidatstatorendwall.Itimprovesnotonlytheflowatendzonebutalsothematchingbetweenthefrontstageandthebaseone,andenhancesthezero-stageperformancetoarrivethedesignt

6、arget.Itisfoundthatthesurgemarginisensuredbyanalyzingthecharacteristiccurvesandthebaseonekeepsthesimilitudeoperatingconditionsbycomparingtheflowangles.Keywords：SimilaritytheoryZero-stageControlleddiffusionairfoil(CDA)End-bendingMatchSurgemarginJ402-CA-702涡喷发动机。改进后压气机总压比由*0前言5.8增加到8.44，发动

7、机推力增加了1330N，耗油[2]率降低24%左右。法国自1992年开始也成功的对通过在原有压气机前增加零级压气机，来提高TRⅠ60-2和TRⅠ60-3进行加零，得到TRⅠ60-20[1]发动机性能的方法，称为加零级。采用加减级设和TRⅠ60-30发动机，推力增幅40%，耗油率降低[5][3]计及模化设计开发新型轴流压缩机，具有周期短、5%～20%。WADIA等对LM2500燃气轮机的压设计结果可靠，叶片尺寸和产品部件便于系列化、气机进行了加零级气动设计，从而得到了LM2500工艺简化和方便质量管理等优点。美国燃气轮机的改型LM2500+