轴流压气机流道设计方法研究.pdf

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1、第41卷第5期2015年10月航空发动机AeroengineV01．41No．50et．2015轴流压气机流道设计方法研究同王刚1，唐海龙1，陈敏1，张丛辉2，顾卫群z，谭智勇z(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．中航工业商用航空发动机有限责任公司，上海200241)摘要：在航空发动机研制过程中，当选定发动机设计状态并确定出热力循环参数后，就可以通过l维流道尺寸设计来预估发动机尺寸和质量。以轴流压气机为对象，研究了1种新的轴流压气机流道设计方法，并开发了相应的计算机程序(CEFP)。该方法采用“1维平均中径法”，基于流量连续方程，通过确定压气机各级中径处的气流参

2、数，迭代计算出压气机各级进、出口截面的内外径尺寸及轴向位置，从而确定整台压气机的流道。使用编制的计算机程序对GE公司的E3发动机10级高压压气机进行了模拟计算，其计算结果与原始尺寸数据对比最大误差不超过8名，足以验证该方法的工程实用价值。关键词：流道设计；轴流压气机；平均中径；航空发动机中图分类号：V231．1文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2015．05．011InvestigationonAxialCompressorFlowPathDesignMethodsTONGWang—gan91．TANGHai—lon91，CHENMinl，ZHAN

3、GCong—hui2，GUWei—qun2，TANZhi—yon92(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．AVICCommeficMAircraftEngineCo．，Ltd．Shanghai200241，China)Abstract：Intheenginedesignprocess，thesizeandweightofenginewereestimatedbyone—dimensionalflowpathdimensiondesignafterselectedthedesi

4、gnconditionsandthermodynamiccycleparameters．AnewmethodtodesignaxialcompressorflowpathwasstduiedandthecomputerprogramfCEFP)wasdeveloped．Themethodnamed”one—dimensionalmeanlinedesign”whichwasbasedonflowconservationrule，onlyconsidersthepitchlineflowparametersofeachstage．Itwasaniterativeprocesstocalcul

5、ateeachstagetipandhubradiusaswellasaxialposition，andthenthewholeflowpathisdefined．Finally，the10stagehighpressurecompressorsofE3engineinGEweresimulatedbycomputerprogram．ThemaximumeiTorbetweenthecalculationresultandoriginaldimensionaldataislessthan8％，itisenoughtoverifytheengineeringvalueofthemethod．

6、Keywords：flowpathdesign；axialcompressor；meanline；aeroengine0引言在航空发动机研制过程中，选定设计状态确定出热力循环参数并完成设计点计算后，就可以借助一些设计经验实现对各部件几何尺寸的初步设计。美国航空航天局格伦研究中,fl,(NASAGlennResearchCen—ter)开发出的发动机质量估算程序WATEtll，就是在发动机设计点性能计算完成后，通过对发动机进行初步设计，确定各部件的主要几何尺寸，进而通过考虑应力水平、材料、最大温度、级负荷和转速等因素来估算发动机的质量；MTU公司Kurzke博士开发的最新版本航空发动机总体性

7、能分析软件GasTurbt21中亦添加了尺寸质量估算模块，能够快速计算出发动机各部件的尺寸及质量。轴流压气机作为航空发动机的核心部件，其流道设计尤为重要。在初始设计阶段，主要使用1维计算确定压气机的主要参数㈣。文献【5—6]中介绍的1种轴流压气机流道设计程序COMPR，该程序既有设计功能又有兼顾分析模块，不足的是未引入具体的损失模型，同时也忽略了堵塞的影响；瑞典隆德大学开发的LUAX—c川程序的计算模型过于复杂，迭代计算