轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法技术

本发明专利技术公开了一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，用于解决现有自流通机匣处理方法扩稳能力差的技术问题。技术方案是设计桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。由于将引气装置沿周向旋转一定的角度，使引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向相适应，即转子叶顶出口气流方向对准引气装置入口，增大了引气量，进而增大喷气流速度，解决了自流通处理机匣扩大压气机稳定工作范围能力不强的问题。

【技术实现步骤摘要】
轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法
本专利技术涉及一种自流通机匣处理方法，特别是涉及一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法。
技术介绍
处理机匣是有效扩大轴流压气机稳定工作范围的有效措施之一。为了寻求通用性较强的扩稳技术，在获得可观失速裕度改进量的同时，基本不降低或者略微提高压气机原有的效率，文献“CompressorStallControlThroughEndwallRecirculation.ProceedingsOfASMETurboExpo2004PowerForLand,Sea,AndJune14-17,2004,GT2004-54295”公开了一种自流通机匣处理方法，即在机匣上结合喷气与引气的方式来延迟压气机的失速，文献在轴流压气机上的研究结果表明自流通处理机匣的扩稳能力比周向槽处理机匣强，影响效率的程度相当。文献所述自流通处理机匣结构中，引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向不适应，即转子叶顶出口气流方向没有对准引气装置入口，造成引气量不大，因此不能有效地使喷气流的速度变得更大，会减弱自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围的能力，自流通处理机匣的扩稳效果是否良好很大程度上取决于喷气流的轴向速度大小。
技术实现思路
为了克服现有自流通机匣处理方法扩稳能力差的不足，本专利技术提供一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法。该方法重新设计了桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，其特点是采用以下步骤：步骤一、在压气机机匣壁面上布置引气装置3，引气装置3位于转子叶顶8通道下游处机匣面上，引气装置3沿着周向9旋转，使转子叶顶8出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7。引气装置3的两个壁面与机匣面之间的夹角分别为20°和75°。引气装置3的两个壁面与机匣相交的形线为引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7所形成长方形的两个短边。步骤二、在压气机机匣壁面上布置喷气装置1，喷气装置1两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°和10°，并使喷气装置1在周向9与引气装置3形成周向错位。步骤三、在引气装置3、喷气装置1之间布置桥道2，桥道2在近喷气装置1处的端面范围沿径向小，桥道2在近引气装置3处的端面范围径向大。步骤四、喷气装置1、桥道2及引气装置3组成自流通机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置3中，经桥道2至喷气装置1后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。本专利技术的有益效果是：该方法重新设计了桥道和引气装置，同时将引气装置沿周向旋转至适应转子叶顶出口绝对气流的流动方向并与喷气装置在周向产生错位，进而提高引气量，解决引气装置不适应转子叶顶出口气流方向，造成自流通处理机匣扩大轴流压气机稳定工作范围能力不强的问题。由于将引气装置沿周向旋转一定的角度，使引气装置在机匣面的入口方向与转子叶顶出口绝对气流方向相适应，即转子叶顶出口气流方向对准引气装置入口，增大了引气量，进而增大喷气流速度，解决了自流通处理机匣扩大压气机稳定工作范围能力不强的问题。在西北工业大学亚音速轴流压气机转子上开展了两种自适应流通处理机匣研究，一种喷气装置与引气装置周向位置相同，另外一种的周向位置不同。研究结果表明周向位置相同的自流通处理机匣、周向位置不同的自流通处理机匣获得的失速裕度改进量分别为9％、16.43％，同时压气机转子最高效率分别降低0.3％、0.4％。与周向位置相同的自流通处理机匣比较，专利技术的周向错位型自流通处理机匣扩稳能力有了较大地提高，并且仍能兼顾压气机转子的效率。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。附图说明图1是本专利技术轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法中周向错位型自流通机匣应用在压气机转子叶顶的示意图。图2是轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法中周向错位型自流通机匣的喷气装置、引气装置在转子叶片机匣上的轮廓结构图。图中，1-喷气装置，2-桥道，3-引气装置，4-转子叶片，5-转子叶片轮毂，6-喷气装置在转子叶片机匣上的轮廓，7-引气装置在转子叶片机匣上的轮廓，8-转子叶顶，9-周向。具体实施方式参照图1-2。本专利技术轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法具体步骤如下：本专利技术应用在西北工业大学轴流压气机实验室的孤立转子上，转子机匣半径为0.149米，转子叶片数目为30。喷气装置1、桥道2及引气装置3三者在转子叶片顶部形成自流通机匣。1、在压气机机匣壁面上布置引气装置3，引气装置3位于转子叶顶8通道下游处机匣面上，引气装置3沿着周向9旋转一定的角度，使转子叶顶8出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓7。引气装置3的两个壁面(这两个壁面与机匣相交的形线为长方形轮廓7的两个短边)与机匣面之间的夹角分别为20°、75°。2、在压气机机匣壁面上布置喷气装置1，喷气装置1两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°、10°，并使喷气装置1在周向9与引气装置3形成一定的周向错位。3、在引气装置3、喷气装置1之间布置桥道2，桥道2在近喷气装置1处的端面范围沿径向小，桥道2在近引气装置3处的端面范围径向大。4、喷气装置1、桥道2及引气装置3组成自流通处理机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置3中，经桥道2至喷气装置1后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。自流通机匣喷气装置1位于转子叶顶8前缘上游15％轴向弦长处的机匣上,引气装置3位于转子尾缘下游0％轴向弦长处的机匣面上，桥道2的下端面到机匣面的平均距离为18.3％转子叶高，平均高度为8.62％叶高。自流通机匣引气装置3沿着周向9旋转至转子叶顶8出口气流的流动方向，目的使引气量增加。自流通机匣喷气装置1与引气装置3不在相同的周向9位置，由于引气装置3沿周向9旋转后，为了让引气流顺利经过桥道2流入喷气装置1，喷气装置1与引气装置3在周向9产生错位。自流通机匣喷气装置1、引气装置3主要几何结构参数见表1，桥道2宽度沿着轴向在33％～67％叶顶轴向弦长范围内变化。表1自流通机匣喷气装置、引气装置主要几何参数在西北工业大学单级轴流压气机实验室的孤立转子上开展了周向位置相同的自流通机匣、周向位置不同的自流通机匣的非定常数值模拟研究，其实施过程如下：1)使用Numeca软件Autogrid模块生成压气机转子、自流通机匣的计算网格；2)使用Numeca软件Fine模块对生成的计算网格进行全三维数值计算；3)数值计算采用Jameson的有限体积差分格式，并结合Baldwin-lomax湍流模型对三维雷诺时均Navier-Stokes方程进行求解，非定常中物理时间步长数n1＝600，虚拟时间步数n2＝20，压气机转子转速N＝8130r/min；4)对数值计算结果行处理，获得周向位置相同的自流通机匣、周向位置不同的自流通机匣获得的失速裕度改进量、效率。研究结果表明周向错位型自流通机匣扩稳能力有了较大地提高，即周向位置不同的自流通机匣获得的失速裕度改进量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在压气机机匣壁面上布置引气装置(3)，引气装置(3)位于转子叶顶(8)通道下游处机匣面上，引气装置(3)沿着周向(9)旋转，使转子叶顶(8)出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)；引气装置(3)的两个壁面与机匣面之间的夹角分别为20°和75°；引气装置(3)的两个壁面与机匣相交的形线为引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)所形成长方形的两个短边；步骤二、在压气机机匣壁面上布置喷气装置(1)，喷气装置(1)两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°和10°，并使喷气装置(1)在周向(9)与引气装置(3)形成周向错位；步骤三、在引气装置(3)、喷气装置(1)之间布置桥道(2)，桥道(2)在近喷气装置(1)处的端面范围沿径向小，桥道(2)在近引气装置(3)处的端面范围径向大；步骤四、喷气装置(1)、桥道(2)及引气装置(3)组成自流通机匣，流过压气机转子叶顶通道的部分气流被抽吸入引气装置(3)中，经桥道(2)至喷气装置(1)后从压气机机匣近转子叶顶前缘上游处前喷出。

【技术特征摘要】
1.一种轴流压气机周向错位型自流通机匣处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在压气机机匣壁面上布置引气装置(3)，引气装置(3)位于转子叶顶(8)通道下游处机匣面上，引气装置(3)沿着周向(9)旋转，使转子叶顶(8)出口绝对气流方向对准引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)；引气装置(3)的两个壁面与机匣面之间的夹角分别为20°和75°；引气装置(3)的两个壁面与机匣相交的形线为引气装置在转子叶片机匣上的轮廓(7)所形成长方形的两个短边；步骤二、在压气机机匣壁面上布置喷气装置(1)，喷气装置(1)两个周向壁面与压气机机匣面之间的夹角分别为45°和10°，并使喷气装置(1)在周向(9)与引气装置(3)形成周向错位；步骤三、在引气装置(3)、喷气装置(1)之间布置桥道(2)，桥道(2)在近喷气装置(1)处的端面范围沿径向小，桥道(2)在近引气装置(3)处的端面范围径向大；步骤四、喷气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张皓光，楚武利，吴艳辉，王维，安光耀，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61