压气机退失速控制的数值仿真
2021-12-06吴亚东欧阳华
上海交通大学学报 2021年11期
高 原,吴亚东,b,欧阳华,b
(上海交通大学 a.机械与动力工程学院;b.燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究中心,上海 200240)
轴流压气机的不稳定工况主要分为以周向不均匀的高频扰动为特征的失速工况和以轴向传播的低频高振幅扰动为特征的喘振工况.失速时性能恶化,效率骤减,机械振动加剧.喘振时情况更为恶劣,发生超温、强振,甚至会导致压气机毁坏[1].因此,在实际应用中,需要极力避免压气机进入喘振或失速.一旦进入喘振或失速后,需要采取措施快速有效地退出.
通过对压缩系统不稳定工况的不断探索,研究者总结出一个衡量压缩系统稳定性的无量纲参数即B参数,以预测压缩系统不稳定工况的表现形式.B参数较大时,压缩系统表现为喘振工况,B参数较小时,压缩系统表现为失速工况.另外,根据压气机退出失速恢复到稳定工况时的流量是否大于其进入失速工况的流量,可以将压气机的失速工况分为存在滞后性和无滞后性.本文中研究存在滞后的失速.在以往的研究中,吴艳辉[2]使用由Moore和Greitzer合作完成的MG模型和单通道数值模拟对不同压缩系统过失速后能否成功退出失速做了对比,验证了转速越高时越难以退出失速的结论,与实验结果吻合良好.马彩东等[3]通过实验在失速后缓慢开启节流阀,绘制出退失速的迟滞曲线,并观察到失速工况的两个失速团在周向上先尺度减小,然后合二为一,最后经过3转消失,压……
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