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轴流压气机角区分离流场结构及损失特性的研究进展
发稿时间:2016-07-20         作者:王文涛          来源:工业燃气轮机实验室     【字号:

  角区分离是轴流压气机中普遍存在的一种流动结构,尤其是在非设计工况下,角区分离会导致压气机效率减小,增压能力下降。为了进一步提升压气机气动性能,需要深入认识角区分离的流动机理和影响因素。针对这一科学问题,研究所工业燃气轮机实验室科研团队采用平面叶栅实验与三维CFD数值模拟相结合的手段,对压气机典型工况下的角区分离流动结构以及损失特性进行了深入探究。 

  1为压气机平面叶栅总压损失随来流攻角的变化曲线。通过实验与数值计算结果对比证明了三维CFD程序具有较好的可信度。 

  1 平面叶栅总压损失-攻角特性 

  2和图3分别为设计工况和角区失速工况下叶片三维流场结构以及栅后总压损失云图。由于在数值计算模型中加入了转捩模型,因此可以较好的捕捉到叶栅吸力面层流分离泡现象。在设计工况下,发生了轻微的角区分离,栅后损失也较小。在角区失速工况,角区分离占据了更大的展向和弦向范围,栅后高损失区域明显增大。 

图2 攻角-5.6deg叶栅流场结构及栅后总压损失云图

图3 攻角+0.4deg叶栅流场结构及栅后总压损失云图

  上述研究结果表明,不同工况下压气机角区分离流动结构和损失会有所不同,随着来流攻角增大,角区分离影响范围会扩大,损失也会增加。相关成果已收录于航空动力学报以及工程热物理学报等期刊。科研团队将进一步探究轴流压气机角区分离的影响因素,从而探索更为行之有效的压气机角区分离控制手段。 

 

 
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