机匣局部处理对跨声速压气机性能的影响

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1、硕士学位论文机匣局部处理对跨声速压气机性能的影响THEINFLERNCEOFPARTIALCASINGTREATMENTONTRANSONICCOMPRESSORPERFORMANCE张东飞哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK471学校代码：10213国际图书分类号：621.438密级：公开工学硕士学位论文机匣局部处理对跨声速压气机性能的影响硕士研究生：张东飞导师：陈焕龙申请学位：工学硕士学科：动力机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TK.471U.D.C:621.438DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringTHEINFLERNCEOFPARTIALCASINGTREATMENTONTRANSONICCOMPRESSORPERFORMANCECandidate：ZhangDongfeiSupervisor：ChenHuanlongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerMachineandEng

3、ineeringAffiliation：EnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要压气机作为航空发动机最重要的核心部件，一直是广大学者研究的重点。正如所有的动力机械一样，发动机并非总是在设计工况下运行，在非设计条件下工作是无法避免的。特别是就航空发动机而言，其工作环境特殊，容错率更低，稳定工作裕度对航空发动机而

4、言是至关重要的。机匣处理作为一种有效的压气机扩稳手段，众多的学者对其进行了实验和数值模拟的研究。但是由于实验和数值模拟各自的局限性，对机匣处理扩稳措施的研究一直没有完全准确的揭示其控制机理。本文提出了一种相对易于实现的压气机机匣局部处理方案，并且通过数值模拟详细研究了这种机匣处理措施对跨声速压气机性能的影响。研究对象为rotor37，更接近于主流高负荷压气机叶片，具有很强的现实意义和较高的研究价值。本文详细研究了机匣局部凹陷的几何参数对跨声速压气机性能的影响。通过对其不同凹陷位置的研究，在-20%（叶片上游）、0

5、%（叶片前缘）、20%、40%、60%方案中，凹陷区位于40%轴向弦长具有最佳的扩稳效果，可以使压气机稳定工作裕度提高49.1%。凹陷区位于叶片上游、叶片前缘和叶片下游时，压气机从设计工作状态向喘振边界点的转变过程是不同的，这也就导致其扩稳效果存在极大的差别。随着凹陷高度的增加，凹陷区内的漩涡强度增加，可以有效的减少叶顶角区低能流体的堆积以及抑制叶尖泄漏涡的发展。在凹陷区位于40%弦长，轴向宽度为6mm，凹陷高度为16倍叶顶间隙（绝对高度为5.6mm）时，可以获得100.1%的稳定工作裕度增加量。在凹陷区轴向宽度

6、为4mm、6mm和8mm方案中，凹陷宽度为6mm的方案取得了最佳的扩稳效果，最大可以获得74.8%的稳定工作裕度增加量。此外，通过对75%和90%设计转速下的数值模拟结果，在低转速工作时，机匣局部凹陷的扩稳能力略有下降。关键词：跨声速压气机；工作裕度；喘振；机匣处理；非定常模拟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsthemostimportantcorecomponentofaeroengines,compressorhasalwaysbeenthefocusofresearchers.Just

7、likeallpowermachinery,theengineisnotalwaysrunningunderdesignconditions,anditisinevitabletoworkundernondesignconditions.Especiallyforaero-engine,itsworkingenvironmentisspecial,thefaulttolerancerateislower,andthestableworkingmarginisveryimportantforaeroengine.C

8、asingtreatmentisaneffectivemeansofcompressorstabilization.Manyresearchershavecarriedoutexperimentalandnumericalstudiesonit.However,duetothelimitationsofexperimentandnumericalsimulation,th