多级轴流压气机变几何扩稳优化与性能约束分析.pdf

《多级轴流压气机变几何扩稳优化与性能约束分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第6期航空发动机V0l38NO．62012年12月AeroengineDec．2012多级轴流压气机变几何扩稳优化与性能约束分析吴虎，毛凯，孙娜(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为了提高多级轴流压气机在非设计条件下的稳定裕度，基于逐排基元叶片方法，应用恰当的损失和落后角模型，建立了预测多级轴流压气机特性工程方法，并将其与复合形优化方法相结合，给出了1种多级轴流压气机多静叶排调节扩稳算法，并应用于NACA8级轴流压气机，取得了明显扩稳效果，数值计算进一步阐明了不同性能约束

2、对变几何扩稳效果影响规律。结果表明：应用合理的性能约束进行优化，对提高多级轴流压气机非设计条件下稳定裕度有明显效果。关键词：轴流压气机；性能；变几何；气动稳定性；优化；航空发动机吴虎(1963)，男，教授，博士生导师，研AnalysisofVariableGeometryAerodynamicStabilityOptimization究方向为燃气轮机气动热力学。andPerformanceConstraintsforMultistageAxial—flowCompressor收稿日期：2012—0

3、6—16WuHu,MA0Kai,suNNa(SchoolofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xian71007ZChina)Abstract：Inordertoimprovethestabilitymarginatoff-designconditonofnmhistageaxial-flowcompressor,theengineeringmethodforcalculatingmultistageaxial—_nowcompr

4、essorsperformanceswasbuiltbasedonbladerow—by—bladerowcascademethodandanappropriatelossanddeviationmodels．Combinedwithcomplexoptimizationmethod，anaerodynamicstabilitynumericalmethodologyofstatorstaggersettingofmultistageaxial-flowcompressorwasestablish

5、edandappliedtoNACAeight—stagetransonicaxialcompressortoobtainobviousaerodynamicstabilityeffectiveness．Theinfluencerulesofdifferentperformanceconstraintsonvariablegeometryaerodynamicstabilityeffectivenesswereclarifiedfurtherbythenumericalcalculation．Th

6、eresultshowthatthemultistageaxial—flowcompressorsisoptimizedbythereasonableperformanceconstraintstoimproveobviouslythestabilitymarginatoff-designconditon．Keywords：axial-flowcompressor；performance；variablegeometry；aerodynamicstability；optimization；aero

7、engine这一领域开展了卓有成效的研究工作，并取得了一0引言系列重要成果ll2_阁。现代航空发动机所采用的新型轴流压气机具有超本文紧跟国外技术的最新进展，对新型多级轴流／跨声速、压比高、效率高的特点，设计新型、高效和宽压气机进行研究。稳定工作范围的轴流压气机对于提高整台发动机的性1模型方程能具有重要意义。尤其是军用航空发动机的宽飞行1．1逐排基元叶片模型包线和超机敏姿态以及快速改变状态(急动加、减速)为实施多级轴流压气机多变量变几何扩稳，文对其压缩系统宽稳定范围要求日趋苛刻I8_】l】。众所周献

8、[2]采用逐级近似模型技术，但该技术明显限制了静知，当多级轴流压气机处于部分转速状态时，会出叶排安装角调节范围。为此，本文基于文献[141采用逐现“前重后轻”，而在高转速状态下，后面级则是出排基元叶片准1维模型，其基本控制方程为现不稳定的关键级。因此，长期以来，在多级轴流压流量连续方程气机使用过程中普遍采用调节压气机导叶与静叶m-pVS(1)排安装角对其实施气动扩稳。英国和巴西等国已在式中：m为流量；p为密度；V为轴向速度；5为面积。12航空发动机第38卷能量方程绝对坐标系下所示。