组合抽吸对旋转冲压压缩转子性能的影响

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wangying428
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先进燃气轮机技术作为国家科技和工业先进水平的重要标志,一直受到各国的重点关注,而压气机作为其核心部件,也是各国研究的重点。在当今资源日益缺乏,污染日益严重的情况下,各国都开始将各种新技术用于压气机的设计当中,旋转冲压压气机是由美国率先提出的一种基于激波压缩技术的新型超声速压气机,具有比常规压气机更高的单级压比、更大的效率、更小的体积和更轻的重量,引起了各国能源、国防、交通部门和各研究机构的关注。本文以课题组设计的旋转冲压压缩转子为研究对象,建立了单流道物理模型,并在模型中的轮毂及隔板的不同位置设置了抽吸结构,试图通过这种主动控制方法来实现转子性能的改善。首先,本文研究了轮毂面抽吸对旋转冲压压缩转子流场及性能的影响,提出4种不同的组合抽吸方式,并针对其中一种方案研究了抽吸量的影响。结果表明,在轮毂面开缝抽吸可以实现旋转冲压压缩转子效率或压比的提升;slot1很好的消除了喉部分离泡,slot2对于左隔板附近流动改善明显,转子承压能力得到提升,slot3、 slot4使聚集在中间节距的低能流体发生偏转,中间节距轮毂面附近分离区消失,并且下游流动掺混减小,效率得到提升。之后,根据隔板壁面极限流线的分布,沿流向在左、右隔板位置设计了5组抽吸缝,通过数值模拟得到了各抽吸方案对旋转冲压压缩转子流场及性能的影响。研究发现,各方案均起到了正效果,转子的压比和效率均有效提升;当抽吸位置恰好位于左隔板螺旋点位置时,效率和压比达到最大值,左隔板抽吸有效地削弱了尾缘分离涡,使各节距流道结尾激波更加清晰,增压能力提高;右隔板抽吸的主要作用则是控制扩压面角区分离,当抽吸位置在扩压面入口处时,控制效果最好;抽吸除了可以吸除低能流体,还能产生缝隙激波,在改变下游压力分布的同时,还可以阻止下游扰动的前传。最后,在轮毂组合抽吸和隔板抽吸的基础上,分别选择轮毂和隔板最佳的抽吸方案进行了组合,同时也研究了其他位置的轮毂—隔板组合抽吸方案。结果表明,轮毂和隔板最佳位置的组合并不能起到很好的效果,两者效果并未叠加;随着隔板抽吸位置逐渐向下游移动,旋转冲压压缩转子压比逐渐降低,效率先增大后减小;抽吸缝位置过于接近会影响各自的抽吸效果,各抽吸缝的影响范围较大,每个缝隙的开启都会对大部分节距的流场结构产生影响,故为了得到较好的组合抽吸方案,需要全方位考虑抽吸缝各自的抽吸效果和彼此之间的相互影响。
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