压气机低能流体径向流动与失速机理研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：：编号专业硕士学位论文（工程硕士）压气机低能流体径向流动与失速机理研究硕士研究生：彭涛指导教师：姜斌讲师企业导师：王旭研究员工程领域：动力工程论文主审人：董平讲师哈尔滨工程大学２０１８年５月分类号：密级：__________________UDC：编号：__________________专业硕士学位论文（工程硕士）压气机低能流体径向流动与失速机理研究硕士研究生：彭涛指导教师：姜斌讲师学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年5

2、月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)ResearchofCompressorLow-energyFluidFlowingRadiallyandStallMechanismCandidate:PengTaoSupervisor:LecturerJiangBinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpe

3、cialty:PowerEngineeringDateofSubmission:May.2018DateofOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity摘要压气机叶栅通道内的流动分离对其内部损失和流动稳定性有非常重要的影响，对其机理和控制措施的研究一直以来都是压气机气动力学领域具有挑战性的研究方向。角区分离、角区失速以及叶顶泄漏流动是压气机叶栅内部最为重要的三维空间分离结构，具有明显的非定常性和跨通道传播的特点，直接影响着压气机性能和稳定性。除此之外压气机叶栅通道中

4、还存在着沿径向上升的二次流动，将大量堆积的低能流体径向输运，使叶栅通道流场更加复杂。本文以压气机叶栅通道中存在的起始于轮毂端壁的径向二次流动为切入点，采用基于SST湍流模型的RANS方法对几种不同的1.5级压气机模型进行数值模拟，重点研究了不同的设计参数对径向流动的影响从而诱导压气机失速原因的异同；重点分析诱导压气机失速的原因以及失速先兆的产生机理。进行压气机旋转失速实验方案设计并进行实验验证。动叶角区径向流随着流量的降低逐渐向叶顶发展，静叶轮毂角区径向流动表现为径向的“龙卷风”型分离涡结构，随着流量的减小其涡核位置不断前移，造成大范围堵塞。改

5、变轴向间隙和扭曲规律并没有改变压气机的失速先兆模式，表现为叶顶二次涡的前移和溢流，但却引起失速先兆诱因的改变，造成不同设计参数下叶顶涡系的起源和结构不同。针对压气机旋转失速现象设计实验方案，搭建实验平台并研究了不同转速下压气机发生失速的特性及流场，发现动叶和静叶靠近上端壁有较大的低压区，造成了大规模的堵塞和损失。关键词：压气机，径向流动，轴向间隙，反动度，失速先兆AbstractTheflowseparationincompressorcascadehasveryimportantinfluencefortheinternallossandfl

6、owstability,thestudyofitsmechanismandcontrolmeasureshavebeenchallengingresearchdirectioninthefieldofaerodynamics.Cornerseparation,cornerstallandtipleakageflowarethemostimportantofthecompressorcascadeinternalseparationstructuresinathree-dimensionalspace,havetheobviousunsteady

7、characteristicandspreadacrossthechannel,makeadirectimpactoncompressorperformanceandstability.Inaddition,therearesecondaryflowsalongtheradialriseinthebladechannelofthecompressor,transportradiallyalargenumberoflow-energyfluidwhichhaveaccumulated,makingtheflowfieldmorecomplicat

8、ed.Inthispaper,basedontheradiallysecondaryflowexistinginthecompressorcascad