旋转进口畸变频率对跨声速压气机稳定性影响的数值研究

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1、第41卷第5期航空发动机V。1．41No．52015年10月AeroengineOct．2015旋转进13畸变频率对跨声速压气机稳定性影响的数值研究谢酷L2，柳阳威m，刘小华1，一，孙晓峰·，一，陆利蓬t，z(1．北京航空航天大学航空发动机气动热力国家科技重点实验室，北京100191：2．先进航空发动机协同创新中心，北京100191)摘要：为了研究旋转进口畸变对于压气机失速过程的影响，以及探讨最易诱发压气机失速的扰动频率即特征频率存在性的问题，采用非定常方法计算研究了4种不同频率的进口旋转畸变对跨声压气机Rotor

2、37失速起始过程的影响。结果表明：在同样幅值条件下，当旋转频率与失速扰动频率相近时的畸变会引起失速，反之亦然；进口畸变的低压区引起部分叶片通道内流动结构失稳后，在叶尖泄漏涡破碎的作用下通道内形成严重堵塞，从而导致压气机失速。该方法能够较好地描述转子中失速团的发展过程，同时得出了进口畸变频率对失速过程影响的物理机制。关键词：进口畸变；旋转失速；扰动频率；叶尖泄漏；跨声速压气机；稳定性；数值模拟中图分类号：V231．3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2015．05．001Nu

3、mericalInvestigationforStabilityInfluencesofRotatingInletDistortionFrequencyonaTransonicCompressorXIEZhel一，LIUYang—weil～，LIUXiao—hual一，SUNXiao—fen91一，LULi—pen91·2(1．NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAeroengineAerothermodynamics，BeihangUnivemity，Beij

4、ing100191，China；2．CollaborativeInnovationCenterofAdvancedAeroengine，Beijing100191，China)Abstract：Inordertoinvestigatetheeffectofrotatinginletdistortiononcompressorstallprocess，anddiscusstheexistenceofaspecificdisturbancefrequeney(Eigenfrequency)whichiseasytoin

5、ducetherotatingstall，theeffectoffourkindsofdifferentinletrotatingfrequenciesontheRotor37stallprocessofatransoniccompressorWascalculatedandinvestigatedbytheunsteadynumefieMsimulationmethods．Theresultsshowthatwhentherotatingfrequencyissimilartothestalldisturbanc

6、efrequeney，theinletdistortionfrequeneycouldcausetherotatingstallonthesanleamplitudecondition，whilethecompressorrotatinggrowsintostablewhenthefrequenciesindifferentvalues．Afterthelowpressuredistrictofinletdistortionleadtoflowstructureinpartsofthebladepassagedes

7、tabilization，thebreakdownoftipleakagevortexdevelopedintoblockageandinducedtheexistenceofrotatingstall．Thedevelopingprocedureofstallcellintherotoriswelldescribedandthemechanisminfluenceofinletdistortionfrequencyonthestallprocessisobtainedbythemethod．Keywords：in

8、letdistortion；rotatingstall；disturbancefrequency；tipleakage；transoniccompressor；stability；numericalsimulation0引言现代飞机不断提高的技术指标要求航空发动机具备高可靠性和稳定性【11，而在小流量工况下旋转失速问题正是限制压气机有效工作范围的主要原因之一