CN104675755A - 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法 - Google Patents

轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104675755A
CN104675755A CN201510017645.0A CN201510017645A CN104675755A CN 104675755 A CN104675755 A CN 104675755A CN 201510017645 A CN201510017645 A CN 201510017645A CN 104675755 A CN104675755 A CN 104675755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
casing
air entraining
entraining device
jet system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510017645.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104675755B (zh
Inventor
张皓光
楚武利
吴艳辉
王维
安光耀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201510017645.0A priority Critical patent/CN104675755B/zh
Publication of CN104675755A publication Critical patent/CN104675755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104675755B publication Critical patent/CN104675755B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps

Abstract

本发明公开了一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，用于解决现有自流通机匣处理方法扩稳能力差的技术问题。技术方案是设计桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。由于将引气装置沿周向旋转一定的角度，使引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向相适应，即转子叶顶出口气流方向对准引气装置入口，增大了引气量，进而增大喷气流速度，解决了自流通处理机匣扩大压气机稳定工作范围能力不强的问题。

Description

轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法
技术领域
本发明涉及一种自流通机匣处理方法，特别是涉及一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法。
背景技术
处理机匣是有效扩大轴流压气机稳定工作范围的有效措施之一。为了寻求通用性较强的扩稳技术，在获得可观失速裕度改进量的同时，基本不降低或者略微提高压气机原有的效率，文献“Compressor Stall Control Through Endwall Recirculation.Proceedings Of ASME Turbo Expo 2004 Power For Land,Sea,And June 14-17,2004,GT2004-54295”公开了一种自流通机匣处理方法，即在机匣上结合喷气与引气的方式来延迟压气机的失速，文献在轴流压气机上的研究结果表明自流通处理机匣的扩稳能力比周向槽处理机匣强，影响效率的程度相当。文献所述自流通处理机匣结构中，引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向不适应，即转子叶顶出口气流方向没有对准引气装置入口，造成引气量不大，因此不能有效地使喷气流的速度变得更大，会减弱自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围的能力，自流通处理机匣的扩稳效果是否良好很大程度上取决于喷气流的轴向速度大小。
发明内容
为了克服现有自流通机匣处理方法扩稳能力差的不足，本发明提供一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法。该方法重新设计了桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，其特点是采用以下步骤：
步骤一、在压气机机匣壁面上布置引气装置3，引气装置3位于转子叶顶8通道下游处机匣面上，引气装置3沿着周向9旋转，使转子叶顶8出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7。引气装置3的两个壁面与机匣面之间的夹角分别为20°和75°。引气装置3的两个壁面与机匣相交的形线为引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7所形成长方形的两个短边。
步骤二、在压气机机匣壁面上布置喷气装置1，喷气装置1两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°和10°，并使喷气装置1在周向9与引气装置3形成周向错位。
步骤三、在引气装置3、喷气装置1之间布置桥道2，桥道2在近喷气装置1处的端面范围沿径向小，桥道2在近引气装置3处的端面范围径向大。
步骤四、喷气装置1、桥道2及引气装置3组成自流通机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置3中，经桥道2至喷气装置1后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。
本发明的有益效果是：该方法重新设计了桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。由于将引气装置沿周向旋转一定的角度，使引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向相适应，即转子叶顶出口气流方向对准引气装置入口，增大了引气量，进而增大喷气流速度，解决了自流通处理机匣扩大压气机稳定工作范围能力不强的问题。在西北工业大学亚音速轴流压气机转子上开展了两种自适应流通处理机匣研究，一种喷气装置与引气装置周向位置相同，另外一种的周向位置不同。研究结果表明周向位置相同的自流通处理机匣、周向位置不同的自流通处理机匣获得的失速裕度改进量分别为9％、16.43％，同时压气机转子最高效率分别降低0.3％、0.4％。与周向位置相同的自流通处理机匣比较，发明的周向错位型自流通处理机匣扩稳能力有了较大地提高，并且仍能兼顾压气机转子的效率。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法中周向错位型自流通机匣应用在压气机转子叶顶的示意图。
图2是轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法中周向错位型自流通机匣的喷气装置、引气装置在转子叶片机匣上的轮廓结构图。
图中，1-喷气装置，2-桥道，3-引气装置，4-转子叶片，5-转子叶片轮毂，6-喷气装置在转子叶片机匣上的轮廓，7-引气装置在转子叶片机匣上的轮廓，8-转子叶顶，9-周向。
具体实施方式
参照图1-2。本发明轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法具体步骤如下：
本发明应用在西北工业大学轴流压气机实验室的孤立转子上，转子机匣半径为0.149米，转子叶片数目为30。喷气装置1、桥道2及引气装置3三者在转子叶片顶部形成自流通机匣。
1、在压气机机匣壁面上布置引气装置3，引气装置3位于转子叶顶8通道下游处机匣面上，引气装置3沿着周向9旋转一定的角度，使转子叶顶8出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7。引气装置3的两个壁面(这两个壁面与机匣相交的形线为长方形轮廓7的两个短边)与机匣面之间的夹角分别为20°、75°。
2、在压气机机匣壁面上布置喷气装置1，喷气装置1两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°、10°，并使喷气装置1在周向9与引气装置3形成一定的周向错位。
3、在引气装置3、喷气装置1之间布置桥道2，桥道2在近喷气装置1处的端面范围沿径向小，桥道2在近引气装置3处的端面范围径向大。
4、喷气装置1、桥道2及引气装置3组成自流通处理机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置3中，经桥道2至喷气装置1后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。
自流通机匣喷气装置1位于转子叶顶8前缘上游15％轴向弦长处的机匣上,引气装置3位于转子尾缘下游0％轴向弦长处的机匣面上，桥道2的下端面到机匣面的平均距离为18.3％转子叶高，平均高度为8.62％叶高。
自流通机匣引气装置3沿着周向9旋转至转子叶顶8出口气流的流动方向，目的使引气量增加。
自流通机匣喷气装置1与引气装置3不在相同的周向9位置，由于引气装置3沿周向9旋转后，为了让引气流顺利经过桥道2流入喷气装置1，喷气装置1与引气装置3在周向9产生错位。
自流通机匣喷气装置1、引气装置3主要几何结构参数见表1，桥道2宽度沿着轴向在33％～67％叶顶轴向弦长范围内变化。
表1 自流通机匣喷气装置、引气装置主要几何参数
在西北工业大学单级轴流压气机实验室的孤立转子上开展了周向位置相同的自流通机匣、周向位置不同的自流通机匣的非定常数值模拟研究，其实施过程如下：
1)使用Numeca软件Autogrid模块生成压气机转子、自流通机匣的计算网格；
2)使用Numeca软件Fine模块对生成的计算网格进行全三维数值计算；
3)数值计算采用Jameson的有限体积差分格式，并结合Baldwin-lomax湍流模型对三维雷诺时均Navier-Stokes方程进行求解，非定常中物理时间步长数n1＝600，虚拟时间步数n2＝20，压气机转子转速N＝8130r/min；
4)对数值计算结果行处理，获得周向位置相同的自流通机匣、周向位置不同的自流通机匣获得的失速裕度改进量、效率。
研究结果表明周向错位型自流通机匣扩稳能力有了较大地提高，即周向位置不同的自流通机匣获得的失速裕度改进量比周向位置相同的自流通机匣获得的高7.4％左右。

Claims (1)

1.一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在压气机机匣壁面上布置引气装置(3)，引气装置(3)位于转子叶顶(8)通道下游处机匣面上，引气装置(3)沿着周向(9)旋转，使转子叶顶(8)出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)；引气装置(3)的两个壁面与机匣面之间的夹角分别为20°和75°；引气装置(3)的两个壁面与机匣相交的形线为引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)所形成长方形的两个短边；
步骤二、在压气机机匣壁面上布置喷气装置(1)，喷气装置(1)两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°和10°，并使喷气装置(1)在周向(9)与引气装置(3)形成周向错位；
步骤三、在引气装置(3)、喷气装置(1)之间布置桥道(2)，桥道(2)在近喷气装置(1)处的端面范围沿径向小，桥道(2)在近引气装置(3)处的端面范围径向大；
步骤四、喷气装置(1)、桥道(2)及引气装置(3)组成自流通机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置(3)中，经桥道(2)至喷气装置(1)后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。
CN201510017645.0A 2015-01-14 2015-01-14 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法 Expired - Fee Related CN104675755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510017645.0A CN104675755B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510017645.0A CN104675755B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104675755A true CN104675755A (zh) 2015-06-03
CN104675755B CN104675755B (zh) 2017-03-29

Family

ID=53311218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510017645.0A Expired - Fee Related CN104675755B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104675755B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089788A (zh) * 2016-08-15 2016-11-09 西北工业大学 一种轴流压气机尾缘周向喷气扩稳装置
CN106151113A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 中航空天发动机研究院有限公司 一种新型自循环多级轴流压气机
CN106837877A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 浙江理工大学 具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法
CN109356719A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 西安理工大学 轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法
CN110566476A (zh) * 2019-09-12 2019-12-13 大连海事大学 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置
CN111810454A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 中国航空发动机研究院 一种基于自循环振荡射流的机匣、压气机及其扩稳方法
CN112539184A (zh) * 2020-12-04 2021-03-23 西北工业大学 一种分布式参数化叶轮自循环处理机匣
CN113107903A (zh) * 2021-05-06 2021-07-13 西北工业大学 一种对转压气机可周向偏转的自循环机匣处理装置
CN114526263A (zh) * 2022-02-17 2022-05-24 集美大学 一种轴流压气机自适应机匣处理装置及其设计方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308225A (en) * 1991-01-30 1994-05-03 United Technologies Corporation Rotor case treatment
US5474417A (en) * 1994-12-29 1995-12-12 United Technologies Corporation Cast casing treatment for compressor blades
CN101691869A (zh) * 2009-10-14 2010-04-07 清华大学 具有轴向斜槽处理机匣结构的轴径流压气机
CN102032218A (zh) * 2010-12-08 2011-04-27 北京航空航天大学 一种背腔穿孔板式机匣处理方法
CN102562666A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 北京航空航天大学 一种非定常驻涡式处理机匣
CN102852668A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 中国科学院工程热物理研究所 一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构
CN103967843A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 中国科学院工程热物理研究所 压气机周向槽自循环喷气组合式扩稳装置及方法
CN103994101A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 中国科学院工程热物理研究所 基于多级轴流压气机轮毂端壁自循环抽吸喷气装置及方法
CN203925753U (zh) * 2014-05-05 2014-11-05 中航商用航空发动机有限责任公司 用于燃气轮机的二次流动控制结构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308225A (en) * 1991-01-30 1994-05-03 United Technologies Corporation Rotor case treatment
US5474417A (en) * 1994-12-29 1995-12-12 United Technologies Corporation Cast casing treatment for compressor blades
CN101691869A (zh) * 2009-10-14 2010-04-07 清华大学 具有轴向斜槽处理机匣结构的轴径流压气机
CN102032218A (zh) * 2010-12-08 2011-04-27 北京航空航天大学 一种背腔穿孔板式机匣处理方法
CN102852668A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 中国科学院工程热物理研究所 一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构
CN102562666A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 北京航空航天大学 一种非定常驻涡式处理机匣
CN103967843A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 中国科学院工程热物理研究所 压气机周向槽自循环喷气组合式扩稳装置及方法
CN103994101A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 中国科学院工程热物理研究所 基于多级轴流压气机轮毂端壁自循环抽吸喷气装置及方法
CN203925753U (zh) * 2014-05-05 2014-11-05 中航商用航空发动机有限责任公司 用于燃气轮机的二次流动控制结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张皓光 等: "进口畸变下新型处理机匣改善压气机性能的机理研究", 《推进技术》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106151113A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 中航空天发动机研究院有限公司 一种新型自循环多级轴流压气机
CN106151113B (zh) * 2016-07-01 2018-07-24 中航空天发动机研究院有限公司 一种自循环多级轴流压气机
CN106089788B (zh) * 2016-08-15 2018-10-19 西北工业大学 一种轴流压气机尾缘周向喷气扩稳装置
CN106089788A (zh) * 2016-08-15 2016-11-09 西北工业大学 一种轴流压气机尾缘周向喷气扩稳装置
CN106837877B (zh) * 2017-03-31 2023-09-01 东莞市嘉上实业有限公司 具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法
CN106837877A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 浙江理工大学 具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法
CN109356719A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 西安理工大学 轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法
CN110566476A (zh) * 2019-09-12 2019-12-13 大连海事大学 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置
CN110566476B (zh) * 2019-09-12 2021-12-31 大连海事大学 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置
CN111810454A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 中国航空发动机研究院 一种基于自循环振荡射流的机匣、压气机及其扩稳方法
CN112539184A (zh) * 2020-12-04 2021-03-23 西北工业大学 一种分布式参数化叶轮自循环处理机匣
CN113107903A (zh) * 2021-05-06 2021-07-13 西北工业大学 一种对转压气机可周向偏转的自循环机匣处理装置
CN114526263A (zh) * 2022-02-17 2022-05-24 集美大学 一种轴流压气机自适应机匣处理装置及其设计方法
CN114526263B (zh) * 2022-02-17 2023-06-23 集美大学 一种轴流压气机自适应机匣处理装置及其设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104675755B (zh) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104675755A (zh) 轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法
CN103195757B (zh) 一种结合附面层抽吸的对转压气机气动设计方法
Han et al. Design of wind turbines with shroud and lobed ejectors for efficient utilization of low-grade wind energy
Li et al. Numerical investigation of impeller trimming effect on performance of an axial flow fan
Qian et al. Numerical simulation of water flow in an axial flow pump with adjustable guide vanes
CN107061329A (zh) 一种轴流风机
CN102817873B (zh) 航空发动机压气机的梯状间隙结构
CN103807201A (zh) 一种控制压气机静子角区分离的组合抽吸布局方法
CN108661947A (zh) 采用康达喷气的轴流压气机叶片及应用其的轴流压气机
CN106089808B (zh) 一种具有燕尾形前尾缘结构的叶片式扩压器及其造型方法
CN103597205A (zh) 具有混合的叶片加载的涡轮机叶片
CN105604611A (zh) 一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮
CN104613009A (zh) 具有吹气槽的可逆轴流通风机叶片
CN203978505U (zh) 一种具有台阶型球面端壁的大子午扩张变几何涡轮
CN206738198U (zh) 一种轴流风机
CN110242476B (zh) 超低比转速斜流式水轮机转轮
Fu et al. Numerical study of the effect of honeycomb tip on tip leakage flow in turbine cascade
Song et al. Two-dimensional simulation of circulation control turbine cascade
Zhang et al. Effect of different radial inclined angles of self-circulation casing treatment on the transonic axial flow compressor performance
CN103498814B (zh) 一种带前置锐钝后缘体的超/跨音速压气机及其设计方法
CN202914391U (zh) 航空发动机压气机的梯状间隙结构
CN204458517U (zh) 具有吹气槽的可逆轴流通风机叶片
CN103939150A (zh) 一种降低透平级气流激振力的静叶结构
CN110608196A (zh) 一种带半叶高小叶片的楔形扩压器
Vuong et al. Aerodynamic performance of a single-stage transonic axial compressor using recirculation-bleeding channels

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170329

Termination date: 20180114

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee