叶片式旋流畸变发生器数值模拟研究

推进技术 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 1817-1824.

叶片式旋流畸变发生器数值模拟研究

屠宝锋^1,2,胡骏^1,2,尹超¹

江苏省航空动力系统重点实验室南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016， ;先进航空发动机协同创新中心，北京100191,江苏省航空动力系统重点实验室南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016， ;先进航空发动机协同创新中心，北京100191,江苏省航空动力系统重点实验室南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016，

发布日期:2021-08-15
作者简介:屠宝锋(1981—)，男，博士，讲师，研究领域为风扇/压气机气动稳定性。
基金资助:
南京航空航天大学青年科技创新基金(NS2014021)。

NumericalSimulationforBladeTypeSwirlDistortionGenerator

JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystems，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China;CollaborativeInnovationCenterofAdvancedAero-Engine，Beijing100191，China,JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystems，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China;CollaborativeInnovationCenterofAdvancedAero-Engine，Beijing100191，China and JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystems，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China

Published:2021-08-15

摘要/Abstract

摘要： 为研究旋流畸变对压气机性能和稳定性的影响，设计了一套叶片式旋流畸变发生器，使用不同弯角的叶片以改变旋流畸变的结构和强度。采用CFD数值模拟方法对旋流畸变发生器的特性和详细流场进行了研究，结果表明，叶片式旋流畸变发生器具有对涡和整体涡均可形成、总压恢复系数高、旋流强度调节方便的优点，旋流切向气流角最大可达25.1°；随着流量减小，对涡和整体涡的总压恢复系数增加，旋流强度先保持不变，在降至一定的流量值后急剧上升。在压气机进口截面，对涡强度近端壁区域最大，叶中区域最小。整体涡偏心时，压气机进口的旋流方向并不完全一致，在叶根局部区域会形成反向旋流。

关键词: 旋流畸变；叶片；整体涡；对涡；数值模拟中图分类号:V231.1文献标识码:A文章编号:1001-4055(2015)12-1817-08DOI:10.13675/j.cnki.tjjs.2015.12.009

Abstract: Inordertostudytheeffectsofswirldistortiononperformanceandstabilityofcompressor，abladetypeswirldistortiongeneratorwasdesignedtoproducedifferentswirlconfigurationsandintensitywithdif.ferentbladeturningangle.BoththecharacteristicsanddetailedflowdistributionwereinvestigatedbyusingCFDmethod.Thenumericalsimulationresultsshowthattheswirldistortiongeneratorcanproducebothtwinswirlandbulkswirl.Theswirlintensitycanbeeasilyadjustedwithhightotalpressurerecoverycoefficient，andthecir.cumferentialflowangleofswirlcanreachtO₂5.1°.Asmassflowdecreases，thetotalpressurerecoverycoeffi.cientoftwinswirlandbulkswirlwillincrease，andswirlintensitiesremainunchangedfirstandthenincreaserapidly.Twinswirlintensitiesattheendwallregionsarethegreatestattheinletsectionofcompressor，andmid-spanregionsmallest.Directionsofeccentricbulkswirlattheupstreamofcompressorarenotidentical，andlocalreverseswirlcandevelopathubregions.

Key words: Swirldistortion；Blade；Bulkswirl；Twinswirl；Numericalsimulation

屠宝锋,胡骏,尹超. 叶片式旋流畸变发生器数值模拟研究[J]. 推进技术, 2015, 36(12): 1817-1824.

TUBao-feng^1,2,HUJun^1,2,YINChao¹. NumericalSimulationforBladeTypeSwirlDistortionGenerator[J]. Journal of Propulsion Technology, 2015, 36(12): 1817-1824.

参考文献

[1] 杨国才.S形进气道和发动机相容性[J].推进技术,1995,16(6):26-29.(YANGGuo-cai.Engine/S-ShapedInletCompatibility[J].JournalofPropulsionTechnology,1995,16(6):26-29.)
[2] CousinsWT,MillerRE,DaltonKE.DistortionToler.anceoftheT800-LHT-800TurboshaftEngine[C].USA:ProceedingsoftheAmericanHelicopterSociety47thAnnualForum,1991.
[3] LotterKW,JorgJ.TheEffectofIntakeFlowDistur.bancesonAPUCompressorBladeHighCycleFatigueintheAirbusA300[C].Seattle:Proceedingsofthe13thCongressofICAS/AIAA,1982.
[4] LechtM,WeyerHB.UnsteadyRotorBladeLoadinginanAxialCompressorwithSteadyStateInletDistortions[R].AGARDCP248230,1978.
[5] FottnerL,GensslerHP,MeyerW.DevelopmentofIn.takeSwirlGeneratorsforTurboJetEngineTesting[C].Munich:EngineResponsetoDistortedInflowConditions,1987.
[6] BealeDK,CramerKB,KingPS.DevelopmentofIm.provedMethodsforSimulatingAircraftInletDistortioninTurbineEngineGroundTest[R].AIAA2002-3045.
[7] 彭成一,林峰,张堃元.旋流模拟器研究[J].航空动力学报,1986,1(2):22-26.
[8] 林峰.旋流模拟技术研究[D].南京:南京航空航天大学,1992.
[9] 彭成一,马家驹,尹军飞.新机试飞中的进气道旋流测量[J].推进技术,1994,15(4):8-13.(PENGCheng-yi,MAJia-ju,YINJun-fei.MeasurementofIn.letSwirlinFlight[J].JournalofPropulsionTechnolo.gy,1994,15(4):8-13.)
[10] 姜健,屈霁云,史建邦.进气道旋流发生器的设计与数值模拟[J].燃气涡轮试验与研究,2008,21(1):43-46.
[11] 邓小宝,姜健,屈雯云,等.进气道旋流模拟及测量的风动试验研究[J].燃气涡轮试验与研究,2009,22(4):51-56.
[12] 叶飞,张堃元,姜健,等.进气道旋流模拟及测量的实验研究[J].推进技术,2009,30(3):297-281.(YEFei,ZHANGKun-yuan,JIANGJian,etal.ExperimentalInvestigationonSimulationandMeasure.mentforIntakeSwirl[J].JournalofPropulsionTechnol.ogy,2009,30(3):297-281.)
[13] SheoranY,BouldinB.AVersatileDesignofaCon.trolledSwirlDistortionGeneratorforTestingGasTur.bineEngines[R].ASMEGT-2008-50657.
[14] SheoranY,BouldinB,KrishnanPM.AdvancementsintheDesignofanAdaptableSwirlDistortionGeneratorforTestingGasTurbineEngines[R].ASMEGT-2009-59146.
[15] SheoranY,BouldinB,KrishnanPM.CompressorPer.formanceandOperabilityinSwirlDistortion[R].ASMEGT-2010-22777.(编辑:史亚红)