组合压气机性能和气动稳定性计算分析

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1、第44卷第6期2014年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．44No．6Nov．2014组合压气机性能和气动稳定性计算分析陈靖华1，吴哲明1，屠宝锋2(1．中航工业金城南京机电液压工程研究中心，航空机电系统综合航空科技重点实验室，江苏南京211102；2．南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：采用全三维数值计算方法研究了某型组合压气机性能和气动稳定性，通过对比轴流压气机和离心压气机的特性和流场细节。发现两者的特性差别较大：轴流压气机效率较高，总压比较小；工作点位于峰值效率点左侧时随流量的减小，离心

2、压气机总压比和效率略有降低，轴流压气机总压比的增加和效率的降低均非常明显；导致离心压气机效率偏低的主要原因是径向扩压器的总压恢复系数偏小；导致组合压气机失稳的主要原因是轴流第1级转子叶尖和第2—3级静子叶根的泄漏流造成的堵塞。关键词：组合压气机；性能；稳定性；数值计算中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671-654X(2014)06-0041—03NumericalSimulationonPerformanceandAerodynamicStabilityofAxial-CentrifugalCompressorCHENJing—hual，WUZhe—ru

3、in91，TUBao—fen92(1．LaboratoryofScienceandTechnologyOnAeroElectromechanicalSystem，JinchengNanjingEngineeringInstituteofAircraft跏tem,，AVIC，Nanjing211102，China；2．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Three—dimensionaln

4、umericalsimulationmethodwasusedtoresearchperformanceandaerody—namicstabilityofallaxial—centrifugalcombinedcompressor．Thedifferenceofcharacteristicswithaxialandcentrifugalcompressorissignificant．Axialcompressorhashigherefficiencyandlowertotalpressure．Whentheoperatingpointlocatesontheleft

5、ofpeakefficiencypointandthemassflowreduced，bothofthetotalpressureandefficiencywillslighflydecrease．Theincreaseoftotalpressureanddecreaseofeffi-ciencyofaxialflowcompressorWasobvious．Causinglowefficiencyofcentrifugalcompressoristhesmallrecoverycoefficientofradialdiffuser．Themainreasonfori

6、nstabilityistheblockingcausedbytipleakageflowofthefirststagerotor，andthesecondtofourthstator．Keywords：combinedcompressor；performance；stability；numericalsimulation引言轴流压气机单级效率高，单位迎风面积流量大，但是单级压比低；离心压气机单级总压比高，但是单位迎风面积流量小。前轴流后离心式的组合压气机结构综合了两者的优点，避免了各自的缺点，在较短的轴向范围内可以实现很高的总压比和效率，因此在涡轴发动机和燃气轮机上

7、应用较为广泛。轴流一离心组合压气机设计的难点之一是轴流压气机和离心压气机的匹配问题，一旦匹配不佳将会导致组合压气机非设计点性能差、稳定裕度小。与轴流和离心压气机相比，组合压气机的应用范围偏小，因而国内外关于组合压气机的研究并不多见【l。J。随着计算机能力的提高和CFD技术的进步，研究人员开始采用三维CFD数值计算方法分析组合压气机的性能和气动稳定性，在此基础上进行压气机的设计或者改进。为改进某型地面燃气轮机的组合压气机的性能和气动稳定性，采用NUMECA软件对其进行了特性计算收稿日期：2014—05～16修订日期：2014—08—20基金项目：教育部