风扇/压气机动叶端区复杂流动结构、非定常激励与失稳调控的基础研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

风扇/压气机动叶端区复杂流动结构、非定常激励与失稳调控的基础研究

项目名称：风扇/压气机动叶端区复杂流动结构、非定常激励与失稳调控的基础研究
项目类别：国际(地区)合作与交流项目
批准号：51010007
申请代码：E0602
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2013-12-31

项目负责人：聂超群
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院工程热物理研究所
批准年度：2010

中文摘要：

风扇/压气机动叶端区复杂流动的非定常性和稳定性是国际叶轮机械领域的一个公认的难点问题。在前两年研究的基础上，把我们的智力资源、计算条件和美国合作伙伴实验条件的有机结合，已初步形成以端区流动空间结构和时间特性为核心的研究新框架。本项目拟深入开展1）端区流动空间结构和时间特性解析；2）空间几何结构与流动非定常性的关联；3）非定常激励与响应等三个方面的基础研究，发展更为有效与实用的高性价比调控方法。

中文主题词：叶顶端区流动；时空特征；风扇/压气机；稳定性；效率

英文摘要：

endwall flow；temporal-spatial character；fan/compressor；stability；efficiency

英文主题词： endwall flow；temporal-spatial character；fan/compressor；stability；efficiency

结论摘要：

风扇/压气机动叶端区流动结构复杂，其在风扇/压气机失稳过程中所起的作用尚不明确。如何利用端区流动的时空特征指导失稳调控方法设计尚须进一步研究。本项目结合数值与实验方法对轴流风扇/压气机失稳过程中动叶端区复杂流动的演变过程开展了研究，并在此基础上发展了以空间和时间激励为手段的失稳调控方法，取得的三项主要成果如下（1）利用实验和数值模拟相互印证的方法，澄清了光壁条件下风扇/压气机失稳过程中动叶端区流动时空特性的演化规律及其与失速先兆类型之间的关联特性；发展了包含真实复杂叶片造型因素在内的风扇/压气机失速起始预测模型，为风扇/压气机设计阶段提供了稳定性判断依据；（2）在空间几何结构激励方面，主要关注周向槽和轴向缝两种经典的机匣处理扩稳方法。机理研究方面，澄清了周向槽和轴向缝几何参数对叶顶端区流动时空特征的影响，及其与稳定性和效率的关系；在机匣处理设计方法上，发展了一套控制体分析法用以鉴别各种机匣处理方案的扩稳与增效作用，该控制体方法可以成功地应用于周向槽、轴向缝等机匣处理的结构设计中，并获得了数值和实验验证；（3）在非定常激励策略方面，研究了自循环引气-喷气控制方法的扩稳机制及效果。通过实验研究微喷气和大喷气与端区流动的相互作用，澄清了不同喷气量的扩稳机制，并揭示了自循环引气-喷气装置的引气角度和喷气偏航角度对压气机稳定性和效率的影响规律。结果表明自循环引气-喷气方法能够获得扩稳和增效的双重目的，具有很好的工程应用前景。

成果综合统计