对转压气机转子间不同转差下非定常流动的PIV测量

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1、第2卷第2期航空工程进展V01．2No．22011年5月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMay2011文章编号：1674—8190(2011)02—220—06对转压气机转子间不同转差下非定常流动的PIV测量侯为民，刘波，赵旭民，王庆伟，曹志远(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，西安710072)摘要：针对转压气机前后转子不同转差下的转子间流场分布有其自身特点，本文采用粒子图像速度仪(Par—tieleImageVelocimetry，PIV)测量前后级转子等转速及不同转差

2、下级间通道内的流场结构，并对测量结果进行了分析。结果表明：不同转差条件下压气机转子间流场分布随转差及相位呈现较为明显的变化，前级转子叶栅尾迹分布随不同转差会对后级转子进口流场产生较大扰动，必然会对压气机的性能产生较大的影响。关键词：航空航天推进系统；对转技术；压气机；PIV技术；转差；流场结构中匪分类号：V231．3文献标识码：APIVInvestigationoftheInternalFlowbetweenTwoRotorsinaDual—stageCounter-rotatingCompressorunderRotating-speedD

3、ifferencesHouWeimin，LiuBo，ZhaoXumin，WangQingwei，CaoZhiyuan(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Theflowfieldbetweentworotorsundertherotating-speeddifferenceinthecounte卜rotati

4、ngcompres—sotwillaffectthecompressorperformance．Inthispaper，somerotating-speeddifferencesaremeasuredandtestedonadual—stageaxialcounter-rotatingcompressorbyusingtheparticleimageveiocimetry(PIV)techniquetodescribetherotor-rotorinteractionofflowfieldstructure．Theresultsofanaly

5、sisshowthattheunsteadyflowfieldsunderthedifferentrotating-speeddifferencesandphasesarevariedevidentlyandthecontributionofthemovingflowfieldgeneratedbytherotorsandthatofthefirststagewakewillaffectthesecondrotorinletflowandresultinevidenteffectsonthecompressor’Sperformance．Ke

6、ywords：aerospacepropulsionsystem；counte卜rotatingtechnique；compressor；particleimagevelocimetry；rotating-speeddifference；flowfieldstructure0引言前后级转子相对反向旋转的对转压气机，不仅能够简化航空发动机结构，大大减轻发动机自身重量，还能够突破叶轮常规负荷，大幅度提高叶轮机械做功能力‘卜副。这种采用新技术、新结构的对转技术，作为提高发动机性能的有效途径之一，在航收稿日期：2010—10—09I修回日期：2011

7、-01-05基金项目：国家自然科学基金(50976093)通信作者：侯为民，houweiminxa@163．corn空发动机研究发展中越来越受到重视[5刁]。应对提高叶轮机械效率的持续要求，需要了解旋转机械内部的流动现象。轴流双转子对转压气机内部流道中，由于前后级转子对旋，使得转子间区域的流动较为复杂独特，关于转子间区内部流场结构的测量，研究，对于进一步提高对转压气机的性能，揭示叶轮内部转子问流场复杂流动结构和流动机理，了解前后级转子之间的气动匹配工作规律，具有十分重要的工程应用意义。针对叶轮机通道内的流动测量，受到叶片复杂几何形状、狭小的通

8、道空间及转子高速旋转的约束第2期候为峙等：对转压‘t机转子问不同转蔗下非定常流动的PIV测艟22限制．传统的气动测螗手段不能满足流场测量的要求。近年来，随着激光测量