機(jī)匣處理若干問題探討

1、第2 1 卷 第1 期工 程 熱 物 理 學(xué) 報(bào) 2 0 0 0 年 1月J OUR NALOFENGI NEERI NG THE RM OPHYS I CSVo L2 1． No 1J a n ． 2 0 O 0( 沈 陽航 空 發(fā)動 機(jī)研 究所 ，遼 寧 沈 陽 1 1 9 0 1 5摘 要 本文在機(jī) 匣處理 設(shè)計(jì)中對關(guān)鍵級與危 險(xiǎn)截面 、 機(jī)匣處理與擴(kuò) 穩(wěn) 彎槽與直斜槽進(jìn)行 了一些 研究．筻現(xiàn)各 國對關(guān)鍵級 與危險(xiǎn)截面的判定不一

2、．機(jī)匣處理的作用在 于消除堵塞，提 高葉排 臨界攻 1 前 言 自六十年代 末期 發(fā)現(xiàn) 機(jī)匣處理 可將 壓氣 機(jī)最小流量 點(diǎn)延伸至更小的程 度以來 國 內(nèi)外進(jìn)行 了廣泛 的研 究 大體 有三類 研究 思路 ：第一類研 究思路是大尺寸 低速 詳細(xì)流動觀 察測試， 如文獻(xiàn) 『 l 一 3 1 。 第 二類研 究思路 是不同機(jī) 匣處 理參數(shù)對氣 動參數(shù)影響的 系統(tǒng) 的設(shè) 計(jì)和試驗(yàn)，如文 獻(xiàn) _ 45 _第三類研究思路是對機(jī) 匣處 理進(jìn) 行三元

3、 NS方程 的計(jì)算 ，如文獻(xiàn) [ 6 】 。本文則采 用前述第二類研究 思路 ， 解決 了該 壓氣機(jī) 的性能 問題 ，并使其符合 實(shí)用要求 【。本 文對這個(gè)設(shè) 計(jì)研 究中 出現(xiàn) 的感 興趣 的或有爭議 的三 個(gè)問題展開 一些討 論 這 三個(gè)問題是 ：一，機(jī) 匣處理關(guān)鍵級和 危險(xiǎn)截面 是怎樣確定的 ?二，機(jī) 匣處理和擴(kuò) 穩(wěn) 有怎樣的聯(lián)系 ?三 ，本設(shè)計(jì) 的直斜 槽 ( C T A) 和 彎槽 ( C T B) 處理機(jī) 匣有 何區(qū)別 ?對性

4、 能帶來什 么樣 的影響 ?2 關(guān)鍵級 和危 險(xiǎn)截 面 斗 章 1o o09 510 O+ 圖 1= O7 5從 狀 態(tài) 點(diǎn) 3到 4相對 總 壓 比 沿 徑 向 變 化 機(jī)匣處理要 達(dá)到擴(kuò) 穩(wěn)的預(yù)期 效果 ，首 先要 正 確確定關(guān)鍵 級 和危 險(xiǎn)截 面 國 內(nèi)外 對關(guān)鍵 級 和危 險(xiǎn)截 面的判定 ，較多 采用外 壁 面壓力 動態(tài)測試 方法 ．但 俄專家 對此判 喘方法 持異 議 ，他們采 用正 問題計(jì) 算分析 和 內(nèi)外壁面動 態(tài)

5、壓 力測試來判定。本 文則采 用古 典 的確診關(guān)鍵級 和危險(xiǎn) 截面 方法 。即 在 中低 轉(zhuǎn)速 的某 一轉(zhuǎn)速 ，如 = 0 ． 7 5，從低 狀態(tài)點(diǎn) 3向高狀 態(tài)點(diǎn) 4節(jié) 流， 分別測出出 口沿 徑向的總壓 比分布， 看 尖根截 面總壓 比變化， 凡增長慢的就是 危險(xiǎn) 截 面。 從 圖 1 看 出， 葉尖 總壓比增 幅遠(yuǎn) 小于 葉根 總壓 比增 幅， 證 明葉尖 是危 險(xiǎn)截 面。 在 收稿 日期t1 9 9 9 - o 5 — 2 3作

6、者簡介：蔣世亮 ( 1 9 3)男，浙江東陽^，研究員， 1 9 6 2年西北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)后，直在 6 0 6所從事航空 茇動機(jī)壓氣機(jī)氣動力設(shè)計(jì)研究 維普資訊 http://www.cqvip.com 工 程 熱 物 理 學(xué) 報(bào) 出的 出 E l 絕對 氣流角 O c 變化，經(jīng) 計(jì)算得 出處理機(jī) 匣 a = 4 4 。 ，光 板機(jī)匣 a=5 1 ． 3 。?？梢?看 出，其 處理 機(jī) 匣的平 均絕對 出氣 角 明顯小 于光 板機(jī)匣 的絕

7、對 出氣角。轉(zhuǎn)子葉尖堵 塞的 消除和 葉排 臨界攻 角提 高 以及靜子 葉排攻角 的減 小，使全 臺壓氣機(jī)喘振裕度從 光板 機(jī) 匣 72 5 ％ 提高到 處理 機(jī)匣的 3 16 7 ％ ，獲得 了明顯 的擴(kuò) 穩(wěn)效果 。6 05 04 0毽3 O2 0( a ) 機(jī) 匣處理 ( b ) 固 壁 圖 5 第一級 轉(zhuǎn)于出 口測量的軸 向馬赫數(shù) Ma等值 線分布 } 二 = ： ：趣睦： ： - = ：上 ： ： ： ]： ： ： ： 壺i

8、匿 薹 立 ： ： ： 立 ： ： ： ： 工： ]02 0 04 0 06 008 0 01 0 0 01 2 00涮 點(diǎn) 第一級轉(zhuǎn) 于葉尖出 r q 測量的絕對出氣角 沿周 向分布 4 直 、彎 槽 機(jī) 匣 處 理 初 探 不同的處理 機(jī)匣形 式，還會 對壓氣機(jī)性 能參數(shù)產(chǎn) 生不同的影 響。例如 ，周 向槽 處理 機(jī)匣對喘振裕 度提 高不 明顯 ，但對效率 損失也q E 4 , 。葉片角 向槽處理機(jī) 匣在提高 喘振 裕 度方面略好于

9、周 向槽處理機(jī) 匣，但對效率 損失有所加大。軸 向槽或斜 向槽處理機(jī) 匣雖 然 在提 高喘振裕度方 面居于首位 ，但要付 出較大損失的代價(jià) 本文的高 壓壓氣 機(jī)第一級 轉(zhuǎn) 子 彎槽處理機(jī) 匣，不僅 中低 轉(zhuǎn)速 喘振裕度得到大 幅度提高 ，而起飛 點(diǎn)的效率也很 高，因而有重要的工程應(yīng)用價(jià)值 圖 7為該彎槽處理機(jī) 匣示 圖，為 了對 比，該 圖還 附上 同期 設(shè)計(jì)的直斜槽 處理機(jī) 匣。彎槽 處理 機(jī)匣葉尖 出 口測 出的軸 向馬赫 數(shù) A

10、I a=0 ． 3 0 2，直斜槽的 Ma=o3 0 7。表 明直 斜槽 消除堵塞和擴(kuò)穩(wěn)效果更好 。有無處理機(jī) 匣在均 勻進(jìn)氣條件 下的壓氣機(jī)試驗(yàn) 主要性 能 列入表 1可 以看 出，在全轉(zhuǎn)速范 圍內(nèi)，直斜槽 處理 機(jī) 匣的喘振裕度 比彎槽處理機(jī) 匣的 大 ，而效 率則相 反。畸變 進(jìn)氣下同樣存在上述對性能 不 同影響特點(diǎn) 。從圖 7看，彎槽 處 理 機(jī) 匣的前緣部 分和直斜槽處理機(jī) 匣近似 一致 。后緣部 分則和 角向槽處理機(jī) 匣很相