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      國家自然科學基金項目查詢

      壓氣機周向單槽的非定常擴穩機制與結構優化研究

      批準號51106153 學科分類流體機械內部流動 ( E060203 )
      項目負責人杜娟 負責人職稱副研究員 依托單位中國科學院工程熱物理研究所
      資助金額25.00
      萬元
      項目類別青年科學基金項目 研究期限2012 年 01 月 01 日 至
      2014 年 12 月 31 日
      中文主題詞周向單槽;擴穩機制;失速先兆;槽位設計方法;
      英文主題詞Single circumferential groove;Stability enhancement mechanism;Stall inception;Design method of groove location;

      摘要

      中文摘要 周向槽機匣處理由于其擴穩效果明顯、結構簡單、對效率負面影響小等優點已應用于工程實踐,但是其擴穩機制和結構優化設計準則仍是葉輪機械領域極具挑戰性的科學問題之一。利用周向單槽結構為手段可以同時滿足流動機制和結構優化研究的需要,而動葉頂部流場的非定常特征將為探索擴穩機制提供新的視角,因此,本項目以周向單槽和葉頂流場的非定常性特征為切入點,擬深入開展:(1)周向單槽葉頂非定常流場特征的數值模擬和實驗驗證;(2)非定常流場特征的關鍵影響因素(周向單槽的軸向位置和尺寸)及其與穩定性和效率的關系;(3)提出周向單槽的優化準則,并在低速和跨音速壓氣機上進行實驗驗證等三個方面的研究,旨在揭示周向單槽的非定常擴穩機制,在澄清葉頂端區非定常流場特征與穩定性和效率關系的基礎上,提出周向單槽設計依據,為周向多槽的優化設計和應用推廣提供理論基礎。
      英文摘要
      結題摘要 本項目以周向單槽機匣為切入點,研究了單槽位置對壓氣機穩定性的影響規律(簡稱SMI曲線)、機制和周向槽槽位的設計準則。低速壓氣機的SMI曲線表現出“前槽差中槽好”的特征,即距離葉片前緣30%-80%軸向弦長較寬區域的單槽機匣具有很好的擴穩效果,而距離葉片前緣20%軸向弦長附近較窄區域的單槽機匣卻無法擴穩,這種分布特征與施加周向槽后出現的兩類失速先兆類型及葉頂流動結構密切相關。結合一系列單槽和多槽機匣的實驗結果,提出了適用于部分低速軸流壓氣機的周向槽槽位初選建議。高速壓氣機的SMI曲線則表現出“越靠近上游擴穩效果越好”的分布特征,并且發現施加周向單槽前后,該壓氣機均通過典型的突尖先兆進入失穩狀態,該先兆的發生取決于葉頂泄漏流與主流的軸向動量平衡。據此進一步提出了一種基于葉頂控制體軸向動量分析的周向槽擴穩效果評估方法,該方法經實驗結果證實可有效用于高速跨音壓氣機周向槽機匣的槽位設計,以獲得最佳的擴穩效果。

      成果

      序號 標題 類型 作者
      1 The Self-induced Unsteadiness of Tip Leakage Flow in an Axial Low-Speed Compressor with Single Circumferential Casing Groove 會議 Juan Du|Jichao Li|Feng Lin|Jingyi Chen|Chaoqun Nie|
      2 The dynamics of prestall process in an axial low-speed compressor with single circumferential casing groove 會議 Juan Du|Le Liu|Xi Nan|Feng Lin|Jingyi Chen|Chaoqun Nie|
      3 The momentum balance in the blade tip region and the effectiveness of circumferential grooves in a transonic rotor 會議 Xi Nan|Feng Lin|Juan Du|Jingyi Chen|Aleksandar Jemcov|Scott C. Morris|

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