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双轴压气机试验平台径向进气系统研究进展
发稿时间:2016-05-03         作者:孙志刚          来源:轻型动力实验室     【字号:

  高性能进气系统是压气机高效稳定运行的必要条件。径向进气系统广泛应用于压气机进口在轴向受阻的情况,但由于其进气品质较差,性能亟待改进,近年来得到了国内外学者的关注。目前已有提高径向进气系统进气品质的手段较少,效果不佳,且适用流量范围较窄。 

  中国科学院工程热物理研究所正在研制采用径向进气系统的双轴双涵对转压气机试验验证平台。该平台进气系统需要在较多几何条件的限制下,在较大范围工作流量下(2~20 kg/s)都能提供高品质的进气流场,它的研制和工程设计是试验平台项目的难点和重点,关系到试验平台研制的成败。 

  常规的方法是加入导流筋板,相关研究指出,导流筋板前缘的攻角越小越有利于出口均匀,故该方法只能在较窄流量范围内表现较好。由于本试验平台必须满足多个试验件的试车要求,进气系统需要在全流量范围内表现良好,因此加入导流筋板的方法并不适用。 

  针对这一问题,试验台研制人员创新性地将蜂窝器引入进气蜗壳中。蜂窝器的应用在进气系统中较为常见,但通常是利用其均流作用而放置在稳压室的直管段内。实际上蜂窝器还有导向的作用,但这一点在直管段中表现并不明显。进气蜗壳中气流由径向局部进气转为轴向全周排气,需要气流折转角度并且均匀分布,通过多轮方案讨论和设计分析,决定采用优化蜗壳进气型线和蜂窝器碟形布置的组合方案来实现设计需求。整体结构如图1所示,蜗壳及蜂窝器实物如图2及图3所示。模拟分析结果表明:蜂窝器在进气系统中充分发挥了导向气流和均匀分配的作用。新设计的进气系统出口气流角明显降低,在全流量范围内小于1度,总压不均匀度小于6%,总压恢复系数大于98%,如图4所示。在全流量范围内均可满足试验进气需求。 

  目前,该进气系统已经加工完毕,正在研究所廊坊研发中心进行安装调试。 

 

  1 整体结构示意 

 

  2 进气蜗壳实物 

 

  蜗壳内的蜂窝器 

 

  4 系统出口截面气动参数分布 

 
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