無葉擴(kuò)壓器失速是離心壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)常見的非穩(wěn)定流動現(xiàn)象之一,它限制了擴(kuò)壓器的穩(wěn)定工作范圍,也限制了離心壓縮機(jī)整機(jī)的穩(wěn)定工作范圍,并影響整機(jī)的運行可靠性。認(rèn)識無葉擴(kuò)壓器內(nèi)的非定常流動特性,掌握預(yù)測無葉擴(kuò)壓器失速的方法,對于擴(kuò)展其運行范圍,改善其工作效率意義重大。而深入研究和理解無葉擴(kuò)壓器內(nèi)的流動現(xiàn)象,對于無葉擴(kuò)壓器的優(yōu)化以及與壓縮機(jī)系統(tǒng)中其他部件的匹配也具有指導(dǎo)意義。本文建立了三種離心壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)無葉擴(kuò)壓器失速的三維模型,研究了無葉擴(kuò)壓器內(nèi)的非穩(wěn)定流動及其失速特性。本文首先通過求解線性化的三維不可壓縮歐拉方程,建立了研究無葉擴(kuò)壓器失速問題的三維不可壓縮理論模型。研究了無葉擴(kuò)壓器入口非擾動流徑向速度在軸向上的分布對擴(kuò)壓器擾動流場以及對失速特性的影響。此外還研究了周向波數(shù),葉輪葉片后彎以及無葉擴(kuò)壓器寬度對擴(kuò)壓器穩(wěn)定性的影響。模型的計算結(jié)果顯示,無葉擴(kuò)壓器入口流動的軸向分布會激發(fā)內(nèi)流場軸向速度擾動。同時,對三種不同的入口流動軸向分布類型的研究發(fā)現(xiàn),符合Fj0rtoft提出的非穩(wěn)定流動必要條件的分布類型臨界流量系數(shù)最大,即最不穩(wěn)定。對周向波數(shù)的研究發(fā)現(xiàn),最不穩(wěn)定波數(shù)與實驗中常見的失速團(tuán)個數(shù)一致,通... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

壓氣機(jī)穩(wěn)定性邊界和失速(喘振)裕度[2]

圖1.1 壓氣機(jī)穩(wěn)定性邊界和失速(喘振)裕度[2]Fig 1.1 Compressor stable operation range and stall margin[2]研究現(xiàn)狀統(tǒng)失速的研究發(fā)展，60年代，軸流式壓縮機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)失速成為學(xué)者關(guān)注的熱點。Ste人的研究將軸流式壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速與過大的正攻角聯(lián)系起來。轉(zhuǎn)失速機(jī)制的：通過讓整圈的一部分葉片通道的流量減小，其余葉的方式，使壓氣機(jī)適應(yīng)過小的流量，而不是試圖把流量的減小平均。Iura & Rannie[8]和Emmons[5]將旋轉(zhuǎn)失速團(tuán)的形成歸因于某個葉片動的重新分布：失速發(fā)生后，轉(zhuǎn)子的某個或某幾個葉片通道發(fā)生堵導(dǎo)致順轉(zhuǎn)子運動方向的相鄰葉片的進(jìn)口攻角減小，通道通流能力提逆轉(zhuǎn)子運動方向的相鄰葉片的進(jìn)口攻角增大，通道通流能力下降，。按照這種機(jī)制，失速團(tuán)在葉片通道間以接力的方式，在周向沿著反的方向傳播，圖1.2簡單示意了這一傳播機(jī)理。

圖1.3 Senoo等人的模型示意圖[49]Fig 1.3 The sketch of Senoo et al.’s model[49]hamid[54]采用線性化的動量方程分析了擴(kuò)壓器出入口半徑比以及葉輪對于無葉擴(kuò)壓器穩(wěn)定性的影響。模型結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于同一長度的無種不同轉(zhuǎn)速的自激振蕩（失速）。低速失速下，出入口半徑比對臨界對高速的失速下，臨界角主要受到葉輪出口-擴(kuò)壓器進(jìn)口之間流動情這兩種自激振蕩而言，局部倒流并不是必須的，即局部倒流并不一件。在文獻(xiàn)[55]中，Abdelhamid設(shè)計的實驗驗證了他模型[54]的結(jié)果速現(xiàn)象是擴(kuò)壓器而非葉輪引起的失速，實驗先在未安裝擴(kuò)壓器的情量下也沒有發(fā)生失速。之后再安裝不同出入口半徑比的無葉擴(kuò)壓器著流量不斷減小，會先后出現(xiàn)兩種不同轉(zhuǎn)速的自激振蕩（先出現(xiàn)的兩者的轉(zhuǎn)速都隨著擴(kuò)壓器出入口半徑比的增長而降低。此外，對應(yīng)的入口臨界角，隨著擴(kuò)壓器出入口半徑比增加而增大，但在出入口則增幅不明顯。對于較短的擴(kuò)壓器，低速的自激振蕩可能不會出現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無葉擴(kuò)壓器失速分析[J]. 高闖,谷傳綱,王彤,舒信偉.  航空動力學(xué)報. 2008(04)
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[9]基于模糊理論的三維無葉擴(kuò)壓器多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 高闖,谷傳綱,王彤,舒信偉.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2006(07)



本文編號：2929391