跨音速離心壓氣機三維流場數值分析.pdf

1、壓氣機的失速與喘振是兩種既有密切聯系又互相區(qū)別的非穩(wěn)定流動現象。喘振會導致壓氣機葉片發(fā)生劇烈的震蕩,嚴重時會損害壓氣機本身,而旋轉失速是喘振發(fā)生前的先兆,深入分析旋轉失速是控制壓氣機喘振的重要前提和基礎。
　　 本文采用三維數值模擬的方法,利用CFD技術仿真某離心式壓氣機。利用NASA文獻提供的壓氣機和擴壓器葉片數據建立計算模型,并用解析幾何的方法處理壓氣機葉片前緣的圓弧,建立壓氣機和擴壓器的幾何模型,并建立高、中、低三種不同網

2、格密度的計算域模型,分別在80％和100％工況下對三種網格密度的計算模型,進行穩(wěn)態(tài)數值計算。通過對比三種網格密度在高低工況下的流場分布特性、壓力分布特性、壓氣機整機性能和數值仿真結果誤差,發(fā)現三種網格密度模型的計算結果相差不大,壓氣機特性也相同,由此證明低密度網格能夠滿足壓氣機特性仿真計算的要求。
　　 利用低密度網格建立壓氣機和擴壓器的全周計算模型,進行壓氣機近喘振點三維非定常計算。本文主要研究壓氣機在近喘振點附近的旋轉失速現

3、象。通過計算發(fā)現,壓氣機在發(fā)生旋轉失速前,擴壓器流道內部已經出現了流場分布不對稱的現象,而且這些不均勻的流場分布在計算的不同時刻,也發(fā)生變化。在失速發(fā)生之前擴壓器葉片的壓力面和吸力面都出現氣體分離,發(fā)生氣體分離的位置從葉根處隨時間變化向葉頂方向發(fā)展。
　　 通過計算,壓氣機在高工況下運行時,旋轉失速發(fā)生的速度較快,失速頻率為26.5Hz,并且失速發(fā)生對應壓氣機特性圖上的范圍非常窄,失速發(fā)生后緊接著壓氣機進入喘振狀態(tài),在計算到第1