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压气机性能影响因素研究

浦鹏  孙涛  李冬  
【摘要】:压气机性能衰退主要是由于叶片表面粗糙度增加、叶顶间隙增大和叶片型面改变引起的。在上述三种影响性能衰退因素的基础上,本文分析了三种因素的压气机性能衰退机理:积垢和一定程度的侵蚀可以增加压气机叶片表面的粗糙度;只要存在转子的转动,转子叶片的叶顶与机匣之间的间隙或者静子叶片的叶顶与轮毂之间就会存在间隙;积垢由于吸附颗粒导致叶片前缘形状的改变。并且以某单级轴流式压气机叶片设计基本数据为例,利用流场仿真平台建立轴流式压气机的结构仿真模型,对叶顶间隙增大、叶片表面粗糙度增大和叶片型面的改变三种情况进行压气机特性仿真,讨论了各种情况不同转速下压气机的性能衰退量;利用设计转速下沿叶片高度方向上压气机性能衰退量得到不同因素对性能衰退的影响。其中在高转速时,叶顶间隙增大是性能衰退的主导因素,间隙流的复杂流态是引起压气机旋转失速和喘振的重要原因,引起压气机性能较大衰退。叶片表面粗糙度增大导致压气机的流通能力有较大程度的下降,特别是在靠近叶根部位叶片表面粗糙度增大是引起压气机性能衰退的主要原因,综上得到性能影响程度依次为叶顶间隙增大、叶片表面粗糙度增大和叶片型面改变。以及利用主成分分析的方法确定压气机性能衰退综合指标,当压气机性能衰退后,压比、效率和流量贡献率相当;并且在三种影响因素中,叶顶间隙增大因素贡献率最大。最后,讨论了随转速的变化,压气机性能的相对衰退量和绝对衰退量。

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