轴流压气机端壁失速的耦合扩稳方法及机理研究.pptxVIP

轴流压气机端壁失速的耦合扩稳方法及机理研究汇报人：2024-01-13

引言轴流压气机端壁失速的耦合扩稳方法轴流压气机端壁失速的机理研究轴流压气机端壁失速的实验研究

轴流压气机端壁失速的数值模拟研究轴流压气机端壁失速的控制策略研究

引言01

轴流压气机作为航空、航天、能源等领域的关键部件，其稳定性和效率直接影响整体系统性能。端壁失速作为轴流压气机的一种不稳定现象，对压气机的性能和安全性具有重要影响。因此，研究轴流压气机端壁失速的扩稳方法及机理具有重要的现实意义。能源与动力工程领域需求轴流压气机端壁失速涉及复杂的流动现象和机理，如边界层分离、涡旋脱落、激波/边界层干扰等。通过深入研究端壁失速的耦合扩稳方法及机理，可以揭示这些复杂流动现象的本质和规律，为轴流压气机的设计和优化提供理论支撑。科学研究价值研究背景和意义

端壁失速定义端壁失速是指轴流压气机在特定工况下，由于端壁附面层分离导致的气流失稳现象。这种现象会导致压气机性能下降、噪声增加，甚至引发喘振等严重后果。端壁失速表现端壁失速通常表现为压气机性能曲线的突然下降、压力脉动增大、噪声水平升高等。在严重情况下，可能会导致压气机喘振或熄火。轴流压气机端壁失速现象概述

国内外研究现状国内外学者在轴流压气机端壁失速方面开展了大量研究工作，包括实验研究、数值模拟和理论分析等方法。目前，已经取得了一些重要成果，如揭示了端壁失速的流动特征和机理、提出了多种扩稳方法等。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来对轴流压气机端壁失速的研究将更加深入和精细。一方面，将更加注重对复杂流动现象的模拟和分析；另一方面，将更加注重多学科交叉融合，如结合控制理论、人工智能等方法进行扩稳控制研究。此外，随着新材料、新工艺等技术的不断发展，未来轴流压气机的设计和制造水平将不断提高，这也将对端壁失速的研究提出新的要求和挑战。国内外研究现状及发展趋势

轴流压气机端壁失速的耦合扩稳方法02

通过改变端壁附面层的流动状态，抑制失速先兆的生成和发展，提高压气机的稳定性。端壁附面层控制叶片侧型面优化激波控制优化叶片侧型面的形状和参数，改善叶片表面的流动状况，降低能量损失，提高压气机的效率。通过控制激波的生成和传播，减少激波对压气机内部流动的影响，提高压气机的稳定性和效率。030201耦合扩稳方法的基本原理

耦合扩稳方法的实现途径数值模拟利用计算流体力学（CFD）方法对轴流压气机内部流动进行数值模拟，分析失速先兆的生成和发展过程，为耦合扩稳方法提供理论支持。实验研究通过实验手段对轴流压气机的失速现象进行观测和分析，验证数值模拟结果的准确性，为耦合扩稳方法提供实验依据。控制策略设计基于数值模拟和实验研究结果，设计合理的控制策略，实现轴流压气机的耦合扩稳。

123通过对比耦合扩稳方法实施前后的压气机稳定性指标，评估该方法对压气机稳定性的提升效果。稳定性提升分析耦合扩稳方法对压气机效率的影响，评估该方法在提高压气机效率方面的效果。效率改善探讨耦合扩稳方法在不同类型、不同工况下的轴流压气机中的适用性，为该方法的推广应用提供参考。适用范围耦合扩稳方法的效果评估

轴流压气机端壁失速的机理研究03

涡旋结构端壁失速时，流动中会出现复杂的涡旋结构，如马蹄涡、通道涡等，这些涡旋结构会进一步扰乱流场，加剧失速现象。边界层分离在轴流压气机中，由于流体黏性和逆压梯度的作用，端壁附近的边界层容易发生分离，形成低速回流区，导致流动失速。流动不稳定性端壁失速往往伴随着流动的不稳定性，如周期性或非周期性的压力脉动，这些不稳定性会对压气机的性能和稳定性产生重要影响。端壁失速的流动机理

气动弹性效应在轴流压气机中，叶片在气流作用下会发生振动，而端壁失速会导致流场的不均匀性和不稳定性增加，从而加剧叶片的振动。能量传递机制端壁失速引起的流动不稳定性会向叶片传递能量，激发叶片的振动模态，而叶片的振动又会反过来影响流场，形成复杂的耦合作用。非线性效应端壁失速与叶片振动的耦合作用具有非线性特征，即在不同的工作条件下，耦合作用的强度和表现形式会有所不同。端壁失速与叶片振动的耦合机理

端壁失速会导致压气机的压比和效率下降，因为失速区域的存在使得有效流通面积减小，流动损失增加。压比和效率下降在严重的情况下，端壁失速可能引发压气机的喘振或旋转失速现象，这些不稳定现象会对压气机和整个发动机系统造成严重的危害。喘振和旋转失速端壁失速产生的非均匀和非稳定流动还会对下游部件（如燃烧室、涡轮等）的性能和稳定性产生不利影响。对下游部件的影响端壁失速对压气机性能的影响机理

轴流压气机端壁失速的实验研究04

采用高速摄像机、压力传感器、温度传感器等设备，搭建轴流压气机实验台。通过改变压气机的进口条件（如进口压力、温度等）和操作参数（如转速、流量等），观察并记录端壁失速现象的发