轴流压气机转子叶顶凹槽及其改进结构研究

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轴流压气机周向槽扩稳机理的有效利用

损失低的优势。
研究对象及数值模型
本文的研究对象为某单级轴流亚音压气机，该压气机轮毂比为ｏ６，．１叶尖直径２８ｍｍ，９设计转速１０／ｎ设计压比１２，片数目３。本文试５２０ｒｍｉ，．５叶Ｏ验及计算设定的叶尖间隙均为０２．５ｍｍ。以往的试验证明，压气机的失速首先发生在叶顶部，该故适合作为各种机匣处理形式的研究对象。本文采用ＮＵＭＥＡＦｎＣｉｅ软件包的Ｅｒｎｓｕａｕ求解器进行求解。为节省计算成本，对压气机原型和
２各周向槽结构扩稳效果的比较
本文首先计算了图３示的２种周向槽结构：所
３ａｎｒｉ３ｍｍｌａｉ＿５ｒｎ
出
门几几ｎ几竺
Ｆ］ｒ］ｒ
（）结构１ａ：处理面积７．，（）结构２：处理面积７．，１％４ｂ１％４５，槽深９ｎ槽ｏｔｉ５槽，槽深６ｎｏｔｉ
各机匣结构均进行定常单叶片通道的求解，道边通
界设为周期性边界条件轴向进气，给定流道进口条件为标准大气条件，向进气，轴通过改变出口静压来逐步逼近压气机工作的近失速点和近堵点。本文计算用压气机单通道网格数约为６ ×１Ｏ向槽结构的数值模拟。结果表明，向槽扩稳的有效对周
性并不单纯依赖于机匣的处理面积和槽深，而是更取决于有效的处理位置。当处理位置合适时可以

高负荷跨音速轴流压气机的叶型优化设计

ｔｅｕｐｒ５％ｓａａｅｎｔｅｍｅｈｄｃｎｉｉｇｏｒｉｃａｎｕａｅｏｋａｄｇｎｔｌｏｉｍ．Ａｓｔｅｒｓｌ，ｈｐｅ０ｐｎｂｓｄｏｈｔｏｏｓｓｎｆａｔｉｌｅｒｌｔｒｎｅｅｉａｇｒｔｔｉｆｎｗｃｈｈｅｕｔ
能。
压气机的全三维数值优化技术集三维流场求解、优化技
术为一体，过对原型机进行参数化而扰动几何构型，从通以
中寻优。目前较常用的方法是结合神经网络（响应面模型的
一
种）与遗传算法的优化方法。众多国外学者已在该领域进
第２卷第７９期
文章编号：０６９４（０２０－０５０１０－３８２１）７０７－５
计
算
机
仿
真
２１年７０２月
荷跨音速轴流压气机的叶型优化设计
李相君，武利，皓光，楚张米攀
（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７０７１０２）
定范围内扰动，可以得到一系列新的叶型，就以此构建叶型
面处则使用周向平均法进行数值传递。计算区域包括进口
导叶、转子及静子排。另外为提高计算效率，采用了多重网
格法、部时间步长和隐式残差光顺三种措施加速计算收局
一
７ — ５
表１计算网格数量分布

跨声速轴流压气机转子Rotor37周向槽机匣处理的数值研究

跨声速轴流压气机转子Rotor37周向槽机匣处理的数值研究何文博;史磊【摘要】以跨声速压气机转子Rotor37为研究对象,采用商业软件NUMECA数值研究了单槽处理机匣的轴向位置对于压气机性能及内部流场的影响.周向槽处理机匣的宽度为3 mm,深度为10倍叶尖间隙,即3.56 mm,起始位置分别位于轮缘机匣尖部型面的10％、20％、30％、40％、50％相对弦长处.数值计算结果表明:原始光壁压气机转子的失速原因为叶尖泄漏流动引发的低速区对于尖部叶片通道的堵塞,其稳定工作裕度为14.74％.采取的周向槽机匣处理能够改变转子叶尖流动堵塞状况.当机匣处理起始位置位于30％相对弦长时,压气机转子稳定工作裕度的提升量最大,相比原始压气机转子的稳定裕度提高了1.86％.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)028【总页数】6页(P164-169)【关键词】跨声速压气机;周向槽机匣处理;叶尖泄漏流动;稳定工作裕度【作者】何文博;史磊【作者单位】中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300【正文语种】中文【中图分类】V231.3近些年来，航空发动机的推重比在升高，压气机的轴向尺寸在不断缩短，级数在逐渐减少，平均级负荷水平一直在提高。

然而负荷水平的提高使得压气机的稳定工作范围减小，因此有必要拓宽压气机的稳定工作边界；其中机匣处理即作为一种有效的扩稳技术手段。

人们对机匣处理的扩稳认识始于20世纪60年代初，此后美国NASA、法国国家、航空航天研究院、英国剑桥大学、日本东京大学等纷纷开展了对机匣处理技术的研究[1]。

进入70年代，大量的实验研究工作侧重于槽类和缝类机匣处理的设计方法、扩稳效果及结构尺寸的优化，Lewis研究中心针对机匣处理就做了大量的工作，得出了机匣处理可以使压气机裕度改进，但同时又使压气机效率降低的结论[2,3]。

飞机发动机维护—轴流式压气机的结构

图5. 轴流式压气机盘式转子
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 3）鼓盘式——由若干个轮盘、鼓筒和前、后半轴组成。盘缘上有安装转子叶片的榫槽。
图6. 轴流式压气机鼓盘式转子
1、轴流式压气机的转子
1.2 转子叶片由叶身和榫头组成。 1）叶身——早期有带减振凸台的风扇叶片；后期取消凸台改用蜂窝夹层材料的宽弦风扇叶片。
图3. 轴流式压气机转子的基本形式
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 1）鼓式——圆柱形或圆锥形筒状结构，外表面有环槽或纵槽用于安装转子叶片。
图4. 轴流式压气机鼓式转子
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 2）盘式——由轴和若干轮盘组成，盘和盘之间可以螺栓连接或焊接成整体。盘缘上有转子叶片安装榫槽。

航空涡轮发动机（M5）
压气机
二轴流式压气机
的结构
PART
过渡页
Transition Page
轴流式压气机由转子组件、静子组件这两大部件组成。根据工作原理，沿轴向，转子在前静子在后，交错排列从而具有多级。
图2. 轴流式压气机的组成
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式基本形式有鼓式、盘式、鼓盘式。
图7. 风扇叶片
1、轴流式压气机的转子
1.2 转子叶片 2）榫头——有销钉式、燕尾形、枞树形三种形式。
图8. 叶片榫头
2、轴流式压气机的静子
2.1 压气机机匣机匣有分段式、分半式和整体式三种。
图9. 典型发动机的高压压气机分半式机匣
2、轴流式压气机的静子
2.2 静子叶片
图10. 静子叶片的固定方式

轴流压气机进气旋流畸变实验与仿真研究

轴流压气机进气旋流畸变实验与仿真研究宋国兴;李军;周游天;聂永正【摘要】为深入分析旋流畸变问题,发现叶片式旋流畸变发生器产生旋流流场的机理和旋流畸变对压气机稳定性的影响机制,本文开展了旋流畸变发生器与压气机的耦合数值仿真.分析计算结果,认为叶尖脱落涡的叠加效应是产生旋流的主要机理,旋流结构对转子叶尖区域的扰流作用是造成转子提前失速的重要原因.建立了S弯进气道仿真模型,通过对S弯进气道与高亚声速压气机进行耦合仿真计算,研究了S弯进气道出口旋流流场的形成机制,初步探讨了S弯进气道出口旋流流场对压气机稳定性的影响.S弯进气道出口形成的对涡结构靠近压气机机匣,这种局部的涡结构会影响部分转子叶片叶顶区域的流动结构,从而导致压气机失速边界右移.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2017(059)005【总页数】12页(P1-12)【关键词】压气机;旋流畸变;旋流畸变发生器;仿真计算【作者】宋国兴;李军;周游天;聂永正【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室;空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室;空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室;空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TH452;TK05进气旋流畸变对发动机工作的影响是在工程实践中发现的。

上世纪70年代，英国Tornado战机在试飞过程中出现了严重的喘振以及叶片颤振问题，频繁造成发动机空中停车等严重事故。

然而测量发现，该型飞机进气道出口流场的总压畸变、总温畸变等仍在允许范围之内。

经过大量的地面风洞试验以及空中飞行实验最终发现，该型飞机进气道出口的旋流畸变是导致发动机出现问题的决定性原因[1-2]。

研究人员从Tornado战机的事故中汲取经验，对由旋流畸变引起的进气道/发动机匹配问题进行了深入分析[3]，尤其是针对在第三代战机上广泛采用的S弯进气道出口流场的旋流畸变问题进行了全面的研究。

轴流压气机转子叶顶间隙流动结构及机理研究

ｃａｇｎｆｔｅｋｇｏｔｘｔｐｌｇｗｈｌｔｅｓｍａｅａｆｒｅｌｃａｅｂｒｓｏｉｇｌｗｎｒｙｆｉｎｅｈｎｉｇｏｐｌａａｅｖｒｅｏｏｏｙ，ｉｏｈｒｋｔｒｂｏｋｇｙｔｉｅｕｈｎａｐｒｎｏｅｅｇｕｄａｄｔｔｌｈｄｒｃｉｎａｄｒｆｘｒｔｆｅｋｇｏｒｈｇｄｂｉｅｅｔｌｐｅｓｒｉｒｕｉｎｉｔｎｅｕａｅｏａａｅｆｗａｅｃａｅｙｄｆｒｎｉｒｓｕｅｄｓｉｔ．ｅｏｌｌｌｎｆａｔｂｏＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｘａｏｒｓｏ；ｅｋｇｏＬａａｅｖｒｅＤｉｅｅｔｌｐｅｓｒｉｒｕｉｎ；ｔｌｍａｇｎＡｉｌｍｐｅｓｒＬａａｅｆｗ；ｋｇｏｘ；ｆｒｎｉｒｓｕｅｄｓｉｔｃｌｅｔｆａｔｂｏＳａｌｒｉ
ｉｔｅｍａｎｒａｏｆｏｏｔｌａｈｏｏａｉｇｉｒｖｄｈｏｇｏａｎｈｅａｌｏｔｕｔｒｆｄｆｒｎｓｈｉｅｓｎｏｔｒｓａｌｓｔｅｒｔｒｌｄｎｍｐｏｅ．Ｔｒｕｈｃｍｐｒｇｔｅｄｔｉｆｗｓｒｃｕｅｏｉｅｅｔｒｏｉｌｆｃｎｉｏｓｔｗｓｃｎｌｄｄｔａｈｃｐｆ０ｏｄｔｎ，ｉａｏｃｕｅｈｔｅｓｏｅｏ％ｃｏｄｌｎｔａｉｇｅｇｓｔｅｍａｎｆｃｏａｎｕｎｅｅｉｔ４ｈｒｅｇｈｔｌｄｎｄｅｉｈｉａｔｒｔｔｉｆｅｃｓｔｏｅｈｌｈ

周向槽和阶梯槽在提高轴流压气机稳定工作裕度中的综合利用

ｆｃｒｍｅｅｔｌｇｏｖｃｓ，ｓｐｅｉｇｐａｎａｄｔｅｃｎｃｍｉｂｈｔｏｏｉｕｆｒｎｉｒｏｅａｉｇｔｐｄｔａｃｉｎｈａｉｏｂｎｄｙｔｅｗｃａｎｅｐｓｇｓｇｅｃｎｇｒｉｓａｅｅＣｍｄｏｎｏｆｕａｏｒｐ￣ｒｅｎｏｅ似ｉｔｎｏＯｏｐｅｓｒＮｒｗｓＰｌｔｈｉＵｉｅｓｙＩｓｏｓＷｃｍｒｓｏｏｔｅｔｏｅｎｃｎｖｒｉ．ｔｈｗｆｏｈｙｃｔｔａｗｅｕｅｒａｄａｔｅｏａｓｇ，ｈｉｕｆｒｎｉｏｖｓｃｎａｅｔｈｃｉｎｈ，ｈｎｐｔｔｆｗｒｒｏｈｆｗｐａｅｔｅｃｃｍｅｅｔｌｏｅａｆｃｅｌａｏｔｔａｈｏｐｔｆｌｓｒａｇｒｆｔｏｔＬａａｅＶｒｘｗｉｈｎｕａｅｅｄｏｔｅａｓｅｔｅｅｌｈｖｏｕｃｏｅｏｅｋｏｅ，ｈｌｗｅｔｔｎｈｓａ，ｈｙｎａｙｏｅｎｆｎｔｎｔｔｆｗｇｔｅｐｈｔｆｐｇｒｉｏｈｌｉｌ．ｈｔｐｄ￡ａｏｔ，ａｒｖｔｅｏｋｎｒｅｏｈｏｐｅｓｒｗｅｔｆｅｄＴｅｓｐｅｇ，ｃｎｒｔｃｒｉｐｏｅｔｅｓｌｗｒｉｇｔｅｃｍｒｓｏ，ｈｎｕｅｐｓａｔｍｈａｂｇａｆｎｐｔｔｎａｔｈｓａｙｍｋｎａｅｅｄｐｒｏｔｅａｓｅｂａｉｅｏｔｅｔａｗｅｒｓｒｇａｉｔｏｂｎｄｃｉｉｈｆｐｇｇｈｅｍｉｅｕｅｒｄｅ．ｃｍｉａｎｗｔｆｓｓｐｓｎＡｅｓｇｈｔｉｕｆｒｎｉｏｅａｔｅｏｗｄｐｔｎｄｔｅｓｐｅｇｅｅｄｐｒｍｙａｈｅｅｅｈｃｒｍｅｅｔｌｇｏｓｔｈｒａａ，ａｈｔｐｄ￡ａａｔｎａａｉｃａｒｖｆｒｒｅｐｔｈｔｃｖ

级负荷系数为0.42的小流量轴流压气机设计与试验验证

级负荷系数为0.42的小流量轴流压气机设计与试验验证王立志;阳诚武;张香华;路纵横【摘要】由于受限于“尺寸效应”,负荷增大使中小航空发动机压气机性能降低的特征较为明显,这对高负荷压气机设计提出了更大挑战.为深入研究小流量、高负荷轴流压气机,提出了2级高负荷轴流压气机的设计原则和总体要求.针对平均级负荷系数为0.42的高负荷特点,采用强根部、大反力度、低展弦比、叶片端弯和悬臂静子等气动设计方法以提高压气机性能.用全3D数值模拟方法对设计结果进行了校核,分析了其性能和流场结构.为了对设计、计算结果进行验证确认,对压气机进行了试验测量,计算与试验结果吻合良好.结果表明:高负荷轴流压气机设计点的压比为2.73,绝热效率为0.865,综合裕度为15.3％,达到了设计指标要求.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】7页(P54-60)【关键词】轴流压气机;高负荷;试验;叶片端弯;悬臂静子;气动设计【作者】王立志;阳诚武;张香华;路纵横【作者单位】中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,沈阳110043;中国科学院工程热物理研究所,北京100190;中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,沈阳110043;中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,沈阳110043【正文语种】中文【中图分类】V231.3引用格式：王立志，阳城武，张香华，等.级负荷系数为0.42的小流量轴流压气机实际与试验验证[J].航空发动机，2016,42（3）：54-60.WANG Lizhi,YANG Chengwu,ZHANG xianghua,et al.Design and measurements for a small flow rate axial compressor with stage work coefficient of0.42[J].Aeroengine,2016,42(3)54-60.随着飞机（尤其是战斗机）技术的发展，对航空发动机提出了推重比和可靠性更高、耗油率和寿命期成本更低的要求[1]。

第三章轴流压气机工作原理

第三章轴流压气机的工作原理压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。

根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机和离心式压气机。

本章论述轴流式压气机的基本工作原理，重点介绍压气机基元级和压气机一级的流动特性及工作原理。

第一节轴流压气机的增压比和效率轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。

转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。

每一排动叶（包括动叶安装盘）和紧随其后的一排静叶（包括机匣）构成轴流式压气机的一级。

图3－1为一台10级轴流压气机，在第一级动叶前设有进口导流叶片（静叶）。

图3－1 多级轴流压气机压气机的增压比定义为***=1p p k kπ （3－1） *kp ：压气机出口截面的总压；*1p ：压气机进口截面的总压；*号表示用滞止参数（总参数）来定义。

依据工程热力学有关热机热力循环的理论，对于燃气涡轮发动机来讲，在一定范围内，压气机出口的压力愈高，则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。

近六十年来，压气机的总增压比有了很大的提高，从早期的总增压比3.5左右，提高到目前的总增压比40以上。

图3－2 压气机的总增压比发展历程压气机的绝热效率定义为***=k adkkL L η （3－2）效率公式定义的物理意义是将气体从*1p 压缩到*2p ，理想的、无摩擦的绝热等熵过程所需要的机械功*adk L 与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功k L *之比。

p 1*p k*1k adkL *k L *ad ksh *图3－3 压气机热力过程焓熵图由热焓形式能量方程（2－5）式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(11)(k k adk adk p p T T -****=和R k k c p 1-=可以得到 )1(1)(111--=-=-****k k k adk p adk RT k k T T c L π （3－3） )1(1)(111--=-=******T T RT k k T T c L k k p k （3－4）将（3－3）和（3－4）式代入到（3－2）式，则得到1111--=**-**T T k k k k k πη （3－5）效率公式（3-5）式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率，也可以用来计算单排转子的绝热效率，只要*k p 和*k T 取相应出口截面处值即可。

某型涡轴发动机压气机转子动平衡研究

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2023年第14期·85·文章编号：2095-6835（2023）14-0085-03某型涡轴发动机压气机转子动平衡研究吴颖哲，马骏，余浩，蒋鹏（国营锦江机器厂，四川成都610043）摘要：在发动机修理厂中，转子不平衡产生的机械故障占整个发动机故障的30%以上。

转子出现不平衡故障会导致整个发动机振动，噪声增大，加速轴承的磨损，影响发动机的寿命，严重时甚至会导致发动机的失效，造成严重的事故。

因此在压气机转子装配前，必须对压气机转子进行动平衡试验，使得压气机转子剩余不平衡量低于工艺规定值。

经过几年的工作实践探索发现，压气机转子做动平衡时，由于转子放置不当，选择了错误的支撑方式，使得压气机转子重心在重力作用下偏离了转子中心轴线，导致压气机转子两端轴颈发生微变形，从而影响了该转子动平衡实测值。

主要针对该压气机转子的放置方式展开研究分析，从而提高压气机转子平衡精度。

关键词：涡轴发动机；压气机转子；动平衡；平衡技术中图分类号：V263文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.14.025为了避免转子在装配后由于不平衡量过大产生的挠曲变形和作用在轴承上的力大于规定值，使得转子产生振动、噪声，加速轴承的磨损导致发动机失效或者降低发动机使用寿命，在转子装配前必须对转子进行动平衡试验。

转子在做动平衡时，为了准确得到转子的不平衡量真实值，需要消除转子因放置不当产生的平衡误差[1]。

目前已知涡轴发动机压气机转子动平衡的不平衡因素有以下几种。

转子及零部件修理因素：发动机在飞机上经过正常使用达到一次翻修期后，由于转子（零部件）正常使用磨损，在修理转子及旋转部件时，通过磨镀铬、镀铜、研磨、喷涂、热处理等修理方式进行修复时，会导致转子及其零部件微观结构上产生不均匀（如轴径轻微倾斜、旋转零部件与转子配合面发生微量配合关系的改变、配合端面不垂直于轴线等）现象，这种情况会使增大转子在动平衡时的不平衡量。

叶片加工误差对压气机性能影响研究综述

Chinese Journal of Turbomachinery Vol.66，2024,No.2Summary of Research on the Influence of Blade MachiningErrors on Compressor Performance *Wei-peng Lei 1Hong-zhou Fan 1Jian-hua Yong 2Xin Shu 2（1.School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University;2.Shengu Group Co.,Ltd.）Abstract：Impeller blades inevitably experience errors during actual machining,which can lead to performance differences between actual and theoretical design.This article studies the impact of different types of errors on compressor performance based on the manufacturing errors of impeller blade profile and roughness.Firstly,analyze the impact of different contour deviation forms on compressor performance,and explore various research methods,such as uncertainty analysis and low-speed simulation,to achieve a true judgment of the impact of manufacturing errors on compressor performance.Point out the contour manufacturing errors,and pay special attention to the impact of the leading edge of the blade on compressor performance.Secondly,the surface roughness error of blades needs to be determined based on the actual design situation and processing cost to determine the accuracy range of surface roughness.Taking into account various influencing factors,error compensation techniques are consciously used during the design process to reduce the impact of manufacturing errors on compressor performance.Keywords：Compressor;Manufacturing Error;Profile Tolerance;Roughness;Error Compensation摘要：叶轮叶片在实际加工过程中会难免出现误差，从而导致实际叶轮与理论设计叶轮产生性能差异。

第4章轴流式压气机-2013

Luadb
Lu
h 4 adb
ห้องสมุดไป่ตู้h1
h4 h1
C p (T4adb T1 ) Cp (T4 T1 )
T1 (T4adb T1 1) (T4 T1 )
k 1
T1 (
(T4
k 1) T1 )
二、特性曲线
自变量——流量参变量——转速因变量——压比、效率
等效率线堵塞线喘振线
(nc )s
m T1 P1
m cor 298K 100kPa
m cor m
T1 100kPa 298K P1
T1, P1 是环境温度和压强
折合流量、折合转速，消除了环境因素的影响
将真实流量换成折合流量，真实转速换成折合转速，得到通用特性曲线。
5.气体在轴流式压气机中的流动与损失
气流流过叶片前缘时分为两股：分别流向叶背和叶腹；由于叶背和叶腹型线不同所以两股气流的速度也不同，叶背气流速度高，局部可达超声速，叶腹气流速度低.
掺混，调匀损失
平面叶栅中的叶型损失（调匀损失+激波损失）（a）叶型腹面与背面附面层情况（b）叶栅通道的激波
气流流过叶片时除平面叶栅的损失外，还有以下损失：（1）摩擦损失（2）机械功损失；
第四章轴流式压气机工作原理
轴流式压气机主要用于燃气轮机和大型船用发动机增压器；
轴流机结构
多级轴流式压气机剖面图 1-导向器 2-轮盘 3-工作叶片 4-机壳 5-整流叶片 6-转子轴
空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作轮轴；结构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的增压压力比
1. 环形叶栅和平面叶栅：通道面积，进出叶栅的相对速度
工作轮
整流器

叶顶间隙对压气机气动性能影响的数值研究

叶顶间隙对压气机气动性能影响的数值研究罗响午;余又红;李钰洁【摘要】叶顶间隙影响着轴流式压气机性能的提高,通过三维定常数值模拟计算研究了压气机动叶顶部间隙尺寸对其总体性能、间隙流场参数以及流场损失分布的影响.研究发现:间隙尺寸增大对压气机总体性能影响显著,间隙尺寸的增大改变了动叶叶栅通道上部的流场结构,并影响该区域熵增分布,随着间隙增大该区域熵增变大,间隙较大时,该区域熵增速度加快,同时间隙尺寸的增大导致下一排静叶的进气条件恶化,使得压气机整级做功能力下降.所得结论可为压气机叶顶间隙高度控制提供理论参考.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2015(044)001【总页数】5页(P62-66)【关键词】轴流压气机;数值模拟;间隙涡;熵增【作者】罗响午;余又红;李钰洁【作者单位】海军工程大学动力工程学院,武汉430033;海军工程大学动力工程学院,武汉430033;海军工程大学动力工程学院,武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TH45压气机转子内部间隙流动和主流相比，承受着更为强烈的逆向压力，主流与泄漏流以及二次流之间的相互作用共同导致了压气机内部流动呈现出复杂的三维非定常特性［1］。

目前，国内外学者通过实验和数值模拟的方法开展了一系列针对压气机转子间隙的研究。

Inoue等［2］以低速轴流压气机孤立转子为研究对象，通过实验结合数值模拟的方法研究发现，叶顶间隙涡的形成区域对应机匣内壁面低压区，间隙涡运行轨迹对应机匣内壁面静压斜槽，随着叶顶间隙的增大，叶顶间隙涡强度增大，其形成位置向下游移动。

Lakshimirayana等［3］对某单级轴流压气机叶顶间隙进行的实验研究发现，叶顶间隙涡的形成不仅仅是由叶顶间隙流和主流的掺混造成的，而且受到进口湍流度、环壁边界层厚度、转速、安装角、间隙高度、雷诺数、马赫数、叶片载荷和厚度等因素的影响。

Howard等［4］研究了多级环境下叶顶间隙变化对压气机整级性能的影响，结果显示上游叶顶间隙流的强弱直接影响着下游静叶的压力损失分布和变化趋势。

转子叶片外径组合加工方法研究

转子叶片外径组合加工方法研究摘要:航空发动机是一种特殊的高科技产品,航空动力技术已经成为一个国家科技水平的重要标识之一。

发动机的四大转子叶片外径要求在组合状态下进行加工,且要求在工作状态下进行,即转子高速旋转叶片完全甩开的情况下得到叶片外径尺寸。

传统的加工方法采用外圆磨床或普通车床改制的磨床,利用模拟盘螺栓顶紧叶片底面或在叶片底面塞塞片的方法将叶片固定到工作位置的方法来模拟叶片甩开的状态。

本文主要从叶片的不同结构出发,总结其叶片外径的加工方法,重点针对叶片与轮盘底面间隙较大的叶片外径加工方法进行创新,设计一种涨紧装置将转子叶片涨紧以模拟叶片的工作状态。

此种涨具应用于各类转子叶片的外径加工,可作为一种通用的工装工具加以推广。

关键词:转子叶片组合加工工作状态中图分类号:tk411 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)05(b)-0064-011 叶片的加工方法发动机转子装配过程中,叶片外径尺寸都要进行组合加工,且要求模拟工作状态即叶片外撑状态下加工。

传统的叶片外径加工方法有以下两种:(1)将叶片装配到模拟盘上,模拟盘榫槽底面穿螺栓顶叶片榫头底面的方法,这种加工方法适用于叶片榫槽底面和轮盘榫槽底面间隙较大的情况,且叶片不带冠的叶片。

模拟盘榫槽形状、数量和盘的外径尺寸与真盘相同,在模拟盘榫槽的底部加工螺纹孔,将一台叶片装配到模拟盘上后,调整螺栓长度使螺栓头顶紧叶片底面,将叶片顶到工作状态后进行加工。

设计和加工模拟盘周期长,难度大,成本高,且螺栓接触面小,在将叶片上顶过程容易将叶片顶倾斜,且倾斜的方向因装配位置的差异而不定,到解除限制或重新装配顶紧状态下,叶片外径尺寸有不同程度变化,随着测量位置的不同叶片外径也有变化。

现阶段研制型号特别多,技术状态变化大,每个型号有几级盘,每级配个模拟盘,工艺准备周期长,生产成本高,且一旦轮盘、叶片尺寸结构发生改变,模拟盘就会报废,造成很大的浪费。

(2)将叶片装配到真盘上,在盘榫槽底面和叶片榫头间塞塞片的方法。

压气机叶顶间隙流动结构的研究

压气机叶顶间隙流动结构的研究
在压气机中动叶叶顶与机匣之间存在一定的间隙,称之为叶顶间隙。

流体通过间隙会产生泄漏流动,叶顶泄漏流动是压气机内各种流动的重要组成部分,也是压气机内损失产生的重要组成部分,叶顶间隙的泄漏流动不仅增加了叶顶附近的载荷,降低压气机效率,严重时还会堵塞流道,引起喘振,降低压气机的稳定工作范围,所以研究压气机叶顶间隙流动的结构具有重要意义。

本文以
NACA64-A905压气机叶型为基础建立三维数值计算模型,研究了不同间隙大小对压气机叶顶间隙流动结构的影响,对τ=1%c(c为叶片弦长)、τ=2%c和τ=4%c三种不同叶顶间隙大小的叶栅流场进行数值模拟计算,模拟了间隙高度τ=2%c、攻角从-2°至30°变化的压气机叶栅通道的流动情况,对压气机动叶叶顶间隙泄漏流进行非定常数值计算,通过FFT处理得到间隙流的频谱关系,最后通过动力学模态分解方法(DMD)对压气机叶栅出口截面的速度场进行模态分析。

结果表明随着间隙的增大,叶顶间隙内泄漏涡强度增强,流场的总体损失增加;叶片处于过失速状态时,其附面层的分离状态沿叶高方向是不同的,泄漏涡会抵抗叶片顶部区域附面层分离,而通道涡有促进叶片根部附面层分离的作用,所以沿叶高方向分离逐渐减弱,且随着攻角的增大,叶片根部分离现象更明显;泄漏涡脱落频率为1818Hz,且表现出周期性非定常波动,通过动力学模态分解方法得到不同特征值对应的相应模态,零阶模态代表一个稳态的涡的空间结构,一阶模态代表一个震荡的涡的空间结构,二阶模态代表两个震荡的相互影响的涡的空间结构,此三个模态与FFT前三阶频率相对应。