离心压气机性能影响机理研究及优化

压气机作为航空发动机的核心器件,对发动机的流量和功率影响显著。与轴流压气机相比,离心压气机具有结构简单、制造方便以及单级压比高等特点,十分适用于流量较小、总压比不高的小型涡轴发动机。该文基于Concepts NREC对离心压气机的叶轮和扩压器在规定工况下进行整体设计,并对离心压气机进行三维数值模拟,研究典型参数对离心压气机的影响,对初步设计模型参数进行优化,得到在设计工况下离心压气机的理想模型。研究表明：适当降低进口轮毂比、适当减小叶轮叶根进口角、合理选择叶顶间隙数值和叶轮出口相对宽度对提升压气机的效率和压比有利,优化后的离心压气机效率最高可达0.831,对应压比为8.771,工作裕度为18.44%,效率比初步设计的离心压气机提高了4.79%,压比提高了3.68%。     

跨音速透平扭叶片的气动优化设计研究

以并行自适应差分进化算法为核心，耦合曲面造型方法以及计算流体动力学求解技术，发展了一种适用于叶轮机械三维气动优化设计的全局自动气动优化算法．利用该算法，以等熵效率最高为目标，在满足流量约束的条件下对跨音速扭叶片进行了气动优化设计．对优化结果的详细分析表明，最优叶栅的等熵效率比原始叶栅提高了1．1％，气动性能有显著的改善，算法具有良好的优化性能．在跨音速条件下，载荷分布对叶栅的气动性能有着巨大的影响，采用前加载设计可有效地减弱斜激波的强度，减少激波损失，提高流动效率．因此，通过优化叶栅型线来改变叶栅的载荷分布可有效地提高叶栅的气动性能。     

预处理算法在非定常流动计算中的应用

介绍了一种可应用于全速度范围的非定常N-S方程数值求解方法,并全面考核该方法的适用性。该方法通过引进伪时间导数项,对伪时间导数进行预处理以解决低速时方程系数矩阵刚性过大的问题;同时用双时间步推进算法保证时间精度,将该方法推广应用到非定常问题的求解。文中给出了若干算例,覆盖了从极低马赫数到超音速、无粘/层流/湍流、二维/三维、定常/非定常情况。算例结果表明,该方法在较宽的使用范围内均能得到理想的计算结果。     

基于熵产方法的跨音速翼型减阻优化设计

将熵产方法引入跨音速翼型气动优化设计中,采用涡黏性模型对翼型流场熵产进行计算,进而阐述熵产对翼型阻力的影响.通过类别形状函数(CST)方法和径向基函数(RBFs)网格变形方法完成翼型参数化建模与网格变形,并将改进的NSGA2多目标遗传算法与CFD计算耦合起来实现了翼型自动优化设计,用此方法进行了跨音速翼型的气动优化设计,目标函数为来流马赫数为0.73、攻角为2.54°时升阻比最大,熵产最小.设计结果表明:优化方法在小种群下有很好的全局收敛性,得到的非支配解集分布均匀,质量较高.与参考翼型相比,优化翼型通过降低流场熵产,有效地减少了翼型阻力,大幅度提高了翼型升阻比,消除或减弱了翼型上表面激波,有效提高了翼型的气动性能.     

燃气轮机压气机滤网压差高的原因及对策

自然环境中的空气不可避免的会含有各种各样的杂质，这些杂质在进入燃气轮机后将影响燃气轮机的安全和经济运行，而燃气轮机压气机滤网的主要作用就是给燃气轮机的压气机提供过滤过的清洁的空气，以满足燃气轮机在当地环境下的运行要求。文章分析了燃气轮机压气机滤网压差高的原因，并根据其原因提出了相应的对策。通过某电厂的实例分析，进一步总结了具体的经验，对以后其他电厂机组运行具有借鉴和参考意义。     

叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响，基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟，以NASA Rotor37为研究对象，进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下，进行气动性能统计分析，获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布，探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析，深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明：安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关，近失速工况下，绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大，绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关，绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关；不同工况下流场敏感区域有所不同，峰值效率工况下，激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大；近失速工况下，波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感；流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同，其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。     

沿流向放样的轴流压气机叶道设计方法

针对高负荷压气机角区流动质量差、流动损失显著的问题，以NASA Rotor37为研究对象，提出了一种轴流压气机叶道几何定义与参数化建模新方法，实现了叶片、角区和端壁结构的协同设计及叶片到端壁的高阶光滑过渡，在此基础上，开展了前缘边条和叶身融合对压气机转子气动性能和内部流场影响的数值研究。结果表明，针对NASA Rotor37流道，采用该叶道设计方法对压气机转子角区改型后：绝热效率提高了0.3%,喘振裕度由11.85%增加至18.8%;下凹端壁可以帮助稳定压气机转子通流能力并减少改型过程的流量漂移；叶身融合结构在叶根处提供径向向上的压力梯度，将低能流体从叶片角区吹向主流区以减少角区流动损失，而近叶根处主流区流动损失略有增加。研究成果对发展轴流压气机先进设计方法应具有参考价值。     

一种压气机盘榫槽缺陷修复方法

本文介绍了一种压气机盘的结构特点，对盘榫槽加工进行简要技术分析，提出加工出现问题，经过分析并采取措施，完成盘榫槽缺陷的修复工作。     

燃气轮机风扇/压气机稳定性调控技术

燃气轮机作为航空飞行器,大型舰船和军用装甲车的动力系统,以及清洁高效的热功转换系统的关键部件,是一个复杂的高技术集成.其研发和制造水平已经成为代表国家装备制造业水平的"皇冠明珠".     

多级轴流式压气机静压升特性研究

对多级轴流式压气机在几个典型工况下各级静压相对于设计点静压的变化特性进行了研究。研究发现,中低转速工作条件下,压气机后面级静压的变化对发动机工况的改变不如前面级敏感,因此,按常规方法监控压气机后面级流动参数的变化难于及时发现发动机中小状态时的压气机气动不稳定征兆信号。研究表明,为提高检测压气机气动不稳定征兆的时效性,应考虑在压气机前面级安装传感器,监控中低转速下的压气机气动失稳征兆信号。