探针对航空发动机压气机气动性能的影响

admin · 发表于 2025-5-21 11:08:42

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在航空发动机整机及部件性能以及流场测量中，需要插入多种探针。当对小型发动机压气机进行测量时，在流道中插入探针甚至会导致压气机失速，无法进行正常实验。为什么会发生这种现象？探针对压气机的性能产生多大的影响？到目前为止，这方面的研究鲜有报导。针对此情况，本文就探针对压气机性能的影响以及其机理进行了研究。本文的研究方法包括数值模拟和实验研究。为了简化，以不同直径的圆柱模拟探针。首先通过水槽流场显示实验定性的观察了圆柱探针对平面叶栅流场的影响，初步确定了插入探针的位置以及大小。然后，为了进行风洞实验，对平面叶栅实验台进行了一定的改造，在叶栅前加了一个过渡段，以便在叶栅前不同位置插入圆柱探针。随后进行了平面叶栅实验，将10mm直径的圆柱插入叶栅进口的4个不同的流向位置以及6个不同的周向位置，利用微型5孔压力探针测量了叶栅后10%弦长截面的流场，研究其对叶栅性能及流动结构的影响，分析上游圆柱探针对相邻叶栅通道流通能力以及总压损失的影响。利用CFX软件对平面叶栅进行了数值模拟，计算模型包括叶栅进口前插入5mm、10mm以及16mm圆柱探针的情况。为了简化计算，还进行了上述计算模型的2维流场计算。然后利用数值模拟研究在了跨音压气机Rotor37转子前插入圆柱探针对其性能的影响。为了进一步研究圆柱探针影响压气机内流动的机理，还进行了非定常的数值模拟。由于实验和数值模拟的数据量较大，为了提高工作效率，发展了一个数据处理程序，主要进行周向平均的处理。通过上述实验和数值模拟研究，得到如下主要结论：1对于平面叶栅，在叶栅进口前插入探针对下游流道有比较明显的影响，影响的程度取决于探针的大小以及其与叶片的相对位置。结果表明，插入探针的位置存在合适的范围，使得探针对叶栅性能的影响较小。2 对于跨音压气机Rotor37转子，插入5mm的探针使得总压比和总温比都有所下降。在98%堵塞流量下，绝热效率几乎不变，而92%堵塞流量下，绝热效率下降。

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