多级环境下轴流压气机最先失速级非定常流动失稳机制及在线调控研究

基本信息
批准号:51676183
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李继超
学科分类:
依托单位:中国科学院工程热物理研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杜娟,南希,王偲臣,马宁,李艺雯
关键词:
最先失速级前失速先兆自循环抽吸喷气流动失稳多级轴流压气机
结项摘要

Flow instability in multi-stages axial flow compressor is the common problem that occurs both in aero-engine and ground gas turbine. The complex unsteady coupling characteristic between the end-wall flow and inter-stage flow, and the monitor/stability control of stage with the first stall are still the challenging scientific problems in turbomachinery. So, the steady/unsteady characteristics of internal flow is chosen as a breakthrough point, this project intends to conduct the research from four aspects: (1) Numerical simulation and experimental investigations on the steady and unsteady characteristic of inter-stage flow; (2) Relationship between the shifting law of the load distribution along the axial/radial direction and the change of the stage with the first stall; (3) Detection of the early stall warning in the stage with the first rotating stall and its detecting mechanism; (4) Control strategy on the stability control in the stage with the first stall based on the self-recirculating injection and DSP (Digital Signal Process) controller, and the experimental verification will be performed in two multi-stages low speed axial flow compressors. It aims to deeply understand the unsteady coupling flow mechanism among the tip leakage flow, unsteady wake and rotor-stator interaction in the inter-stage, reveal shifting law of the load distribution in the stalling process, present the detecting technology in terms of early stall warning, and develop the control system on the stability of the stage with the first stall in the multi-stage axial flow compressor. The theoretical foundation will be provided for its practical application.

多级轴流压气机流动失稳是航空发动机/地面燃气轮机所面临的共性问题,其内部各级端区/级间复杂耦合流动特征和最先失速级稳定性监测及调控一直是叶轮机械领域具有挑战性的科学问题。本项目将以多级环境下压气机动叶端区和级间的定常/非定常特征作为切入点,拟开展:(1)级间非定常流动特征相互作用的数值模拟和实验验证;(2)级负荷加载特性与最先失速级失速之间的关联性;(3)最先失速级前失速先兆的监测技术及检测机理;(4)基于自循环抽吸-喷气和DSP(数字信号处理)控制器的最先失速级稳定性调控策略,并在两台多级低速轴流压气机上进行验证等四个方面的研究。旨在理解多级轴流压气机内部动叶端区非定常流动特征与非定常尾迹之间的相互作用机制后,揭示压气机失速过程中的级负荷加载迁移规律,提出最先失速级前失速先兆监测技术,发展一套针对最先失速级迁移的稳定性调控系统,为其走向实际应用提供理论基础。

项目摘要

多级轴流压气机流动失稳是航空发动机/地面燃气轮机所面临的共性问题,其内部各级端区/级间复杂耦合流动特征和最先失速级稳定性监测及调控一直是叶轮机械领域具有挑战性的科学问题。本项目将以多级环境下压气机动叶端区和级间的定常/非定常特征作为切入点,拟开展:(1)级间非定常流动特征相互作用的实验验证;(2)级负载径向/轴向迁移与最先失速级失速之间的关联性;(3)最先失速级前失速先兆的监测技术及检测机理;(4)基于自循环抽吸-喷气和DSP(数字信号处理)控制器的最先失速级稳定性调控策略,并在两台多级低速轴流压气机上进行验证等四个方面的研究。旨在理解多级轴流压气机内部动叶端区非定常流动特征、非定常尾迹与级间动静干涉之间的相互作用机制后,揭示压气机失速过程中的级负载迁移规律,提出最先失速级前失速先兆监测技术,发展一套针对最先失速级迁移的稳定性调控系统,为其走向实际应用提供理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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