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题名粗糙度对多级压气机性能影响的数值模拟研究
被引量：8
- 1
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作者
尚东然
刘艳明
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机构
北京理工大学宇航学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期2723-2730,共8页
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基金
国家自然科学基金(51676015)
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文摘
为了研究粗糙度对多级压气机气动特性的影响,采用三维数值模拟软件CFX,对3.5级压气机进行了研究。结果表明,相比于端壁粗糙度,叶片表面粗糙度对压气机性能影响更大;不同转速下,叶片表面粗糙度的增大会造成压气机压比和效率的降低,并且粗糙度增大越快,性能衰退也越快,其中设计转速下粗糙度对压气机的性能影响更大,当叶片表面粗糙度达到50μm时,峰值效率下降了5.25%,对应压比下降了1.33%。前面级叶片表面粗糙度加剧了后面级角区分离和尾迹损失,在压气机性能下降中所占比重更大;而最后一级粗糙度对分离区的影响很小,主要是增加了尾迹掺混造成的损失。单级粗糙度对压气机稳定工作区间影响很小,而全部级粗糙度增大了压气机的稳定工作区间,这是由于粗糙度造成的近失速点处的流量下降相比于堵塞流量的下降程度更大。
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关键词
多级压气机
壁面粗糙度
角区分离
尾迹掺混
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Keywords
Multistage compressor
Wall roughness
Corner separation
Wake blending
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分类号
V231.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名基于端壁涡流发生器的压气机叶栅角区分离控制研究
被引量：6
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作者
刘艳明
汪亮
尚东然
朱榕
季路成
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机构
北京理工大学宇航学院
中国航发湖南动力机械研究所
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第6期1285-1292,共8页
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基金
国家自然科学基金(51676015)
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文摘
为研究被动式涡流发生器抑制压气机叶栅横向二次流以控制角区分离的作用,设计了在叶栅内部端壁处加装涡流发生器的控制方案,采用数值模拟的方法,详细分析了叶栅流场特性。结果表明:涡流发生器可以有效地抑制叶栅内部横向二次流,改善角区流动,在最佳控制方案中,总压损失系数下降8.1%;放置于叶栅内部的涡流发生器能阻挡气流的横向流动,其尾部产生的流向涡与横向迁移的端壁附面层相互作用,抑制了通道涡向吸力面的发展,并将主流高能流体卷入角区,增加角区流体动量;涡流发生器的长度和高度都会影响流向涡的强度,流向涡的涡核高度与涡流发生器高度一致,最终的控制效果由涡流发生器的长度和高度共同决定,只有当它们被合理选择,控制方案才能获得最佳控制效果。
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关键词
压气机叶栅
涡流发生器
横向二次流
角区分离
流向涡
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Keywords
Compressor cascade
Vortex generator
Crosswise secondary flow
Corner separation
Streamwise vortex
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分类号
V233
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名斜坡型涡流发生器控制叶栅角区分离的数值模拟
被引量：4
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作者
尚东然
刘艳明
季路成
朱榕
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机构
北京理工大学
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020年第6期1083-1092,I0002,共11页
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基金
国家自然科学基金(51676015)。
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文摘
压气机平面叶栅端壁附面层的发展以及吸力面-端壁角区流动分离是造成压气机内部流动损失的重要原因。为了最大程度地减弱角区分离,改善叶栅气动性能,采用数值模拟方法对叶栅通道端壁上微尺度斜坡型涡流发生器进行了几何优化,分析了叶栅流场特性,同时进一步研究了涡流发生器对平面叶栅攻角特性的影响。结果表明:涡流发生器产生的流向涡与通道涡及端壁横向流动相互作用使得通道涡和端壁横向二次流发生偏转,抑制了通道涡向吸力面的发展,并将主流高能流体卷入角区,增加了角区流体动量,削弱了角区分离,使得叶栅出口处流场更加顺畅;涡流发生器的几何尺寸直接影响流向涡的强度;通过依次优化涡流发生器的高度和长宽比,最终确定涡流发生器的最优方案为h=4 mm、b=4 mm、l=12 mm,该方案使得出口截面总压损失降低了7.82%;设计攻角下涡流发生器的作用效果最好,随着正负攻角的增加,损失降低程度下降,其中攻角为-8°和8°时,损失较原型分别下降了1.91%和5.29%。
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关键词
压气机叶栅
微尺度斜坡型涡流发生器
通道涡
角区分离
横向二次流
流场特性
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Keywords
compressor cascade
micro-ramp vortex generator
passage vortex
corner separation
crosswise secondary flow
flow field characteristics
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分类号
V231.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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