跨音速離心壓氣機(jī)三維流場(chǎng)數(shù)值分析.pdf

1、壓氣機(jī)的失速與喘振是兩種既有密切聯(lián)系又互相區(qū)別的非穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象。喘振會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)葉片發(fā)生劇烈的震蕩,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損害壓氣機(jī)本身,而旋轉(zhuǎn)失速是喘振發(fā)生前的先兆,深入分析旋轉(zhuǎn)失速是控制壓氣機(jī)喘振的重要前提和基礎(chǔ)。
　　 本文采用三維數(shù)值模擬的方法,利用CFD技術(shù)仿真某離心式壓氣機(jī)。利用NASA文獻(xiàn)提供的壓氣機(jī)和擴(kuò)壓器葉片數(shù)據(jù)建立計(jì)算模型,并用解析幾何的方法處理壓氣機(jī)葉片前緣的圓弧,建立壓氣機(jī)和擴(kuò)壓器的幾何模型,并建立高、中、低三種不同網(wǎng)

2、格密度的計(jì)算域模型,分別在80％和100％工況下對(duì)三種網(wǎng)格密度的計(jì)算模型,進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算。通過(guò)對(duì)比三種網(wǎng)格密度在高低工況下的流場(chǎng)分布特性、壓力分布特性、壓氣機(jī)整機(jī)性能和數(shù)值仿真結(jié)果誤差,發(fā)現(xiàn)三種網(wǎng)格密度模型的計(jì)算結(jié)果相差不大,壓氣機(jī)特性也相同,由此證明低密度網(wǎng)格能夠滿足壓氣機(jī)特性仿真計(jì)算的要求。
　　 利用低密度網(wǎng)格建立壓氣機(jī)和擴(kuò)壓器的全周計(jì)算模型,進(jìn)行壓氣機(jī)近喘振點(diǎn)三維非定常計(jì)算。本文主要研究壓氣機(jī)在近喘振點(diǎn)附近的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)

3、象。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),壓氣機(jī)在發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速前,擴(kuò)壓器流道內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了流場(chǎng)分布不對(duì)稱的現(xiàn)象,而且這些不均勻的流場(chǎng)分布在計(jì)算的不同時(shí)刻,也發(fā)生變化。在失速發(fā)生之前擴(kuò)壓器葉片的壓力面和吸力面都出現(xiàn)氣體分離,發(fā)生氣體分離的位置從葉根處隨時(shí)間變化向葉頂方向發(fā)展。
　　 通過(guò)計(jì)算,壓氣機(jī)在高工況下運(yùn)行時(shí),旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生的速度較快,失速頻率為26.5Hz,并且失速發(fā)生對(duì)應(yīng)壓氣機(jī)特性圖上的范圍非常窄,失速發(fā)生后緊接著壓氣機(jī)進(jìn)入喘振狀態(tài),在計(jì)算到第1