调查的性能和转子尖流场与环形槽低速研究压缩机外壳治疗不同叶尖间隙

文摘

在研究单级低速轴流压气机实验调查。四种不同叶尖间隙的影响压缩机的整体性能和转子尖流场进行配置和无周向槽壳治疗。压阻压力传感器是用来捕获的非定常流场叶尖区域。调查套管槽是有效工作的三大研究叶尖间隙大小。取得的最大工作范围增加槽是6.9%。槽可以延迟的上游运动流之间的接口泄漏流和主要流程,从而增加稳定的操作范围。旋转不稳定存在大规模的叶尖间隙尺寸所示进行节流操作条件。他们的振幅可以由套管阻尼槽。没有模态活动可以发现在当前的单级压缩机。

1。介绍

叶片和机壳之间的相对运动规定轴流式压缩机的径向间隙的必要性。众所周知,叶尖间隙的增加降低压力比弦比率,效率,和正常操作范围的一个轴流式压缩机;(见,例如,可以1]和Cumpsty [2]。在服务中,间隙比燃气轮机的轴流式压缩机通常不是常数而是改变由于磨损,瞬态操作和热扩张。此外,绝对的最小间隙水平也可以受到不同热膨胀的组件。随着现代压缩机比率往往有很高的压力,最后阶段有非常小的叶片高度,连同上述限制,导致更大的间隙率。wide-chord刀片的使用是不能完全弥补这种效果。这些观察强调这样一个事实,轴流压缩机至少部分运行提示许可由空气动力大于青睐,导致上述性能损失。

一个可能意味着恢复损失在操作范围内由于叶尖间隙增加套管环形槽的使用治疗。其简单和易于安装在几十年研究的重点。在1970年代几位实验工作3- - - - - -5]显示一般圆周槽壳治疗的有效性。也是在这个早期凹槽的潜力减少敏感性许可已被证明对大笔小费。一个例子为最近的一个调查圆周槽CTs使用CFD方法由Shabbir和Adamczyk[工作6]。作者表明,压气机的流动是稳定之间的动量交换槽和主要通道流而且凹槽减少转子尖端附近的空气动力堵塞。关于套管槽一些作者的工作机制,例如,陆et al。7),Perrot et al。8],创建人et al。9),表明槽工作推迟的上游运动流叶尖泄漏流之间的接口和通道流,因此泄漏流的地方溢出发生转向低质量流。另一方面,霍顿和天10和李et al。11)显示的影响流接口不是强制性的环形槽工作。这表明,环形槽的工作机制仍不普遍理解和可能存在不同的机制。

压缩机稳定,飙升的原因或停滞,朝它的方式,是在感兴趣的焦点从压缩机在燃气轮机成为广泛使用的。一个非常详细的概述在这个领域的研究是由天(12]。Mailach et al。13)和Marz et al。14]研究了极具争议的旋转不稳定(RI)领域内的主题压缩机稳定。Mailach等人发现,观察到的干扰称为叶尖泄漏涡的周期性波动。例如,其他作者可以et al。15),连接国际扶轮在Mailach等人的出现,一个阶段的四级压缩机已经削弱了叶尖间隙增加。年轻的et al。16),然而,发现类似的骚乱Mailach等人Marz等人,相对于转子旋转近失速条件下研究了单级压气机叶尖间隙大。根据营和天17)压缩机失速可能是由于当地(主要是转子尖)流崩溃,所谓的峰值,在只有一个或两个叶片通道,成长为停滞细胞。作者还发现很久以前存在的模态振动停滞,具有流场振荡波长的压缩机周长或周长的一半。与压缩机失速模式并没有直接联系,但可以成长为一个摊位细胞进一步调节。这些作者得出的结论是,模式出现压缩机摊位时积极(或零)倾斜的特点和峰值时的特点是负面倾斜的停滞。

本文没有套管的单级低速轴流压气机和凹槽在四种不同叶尖间隙。除了整体性能,叶尖间隙的影响增加,套管在转子槽流场显示。对旋转不稳定和振荡模态的影响也将解决增加对这些现象的理解。

2。测试压缩机和测量技术

调查已经进行低速德累斯顿技术大学研究压缩机。的参考配置LSRC由四个阶段组成。压缩机的一个特点是它的垂直排列。空气通过4重复阶段从上到下。不同的操作点设置节流在地下室。压缩机的截面图所示1和参考构建参数可以在表中找到1。嘘声et al。18)和Kunzelmann et al。19]介绍了压缩机的安装和测量结果的详细信息参考。调查手头压缩机已经被安装在一个单级配置。不同的提示许可被铣压缩机叶片实现所需的高度。四个叶尖间隙。最小的叶尖间隙(TC) = 1.2%,增加到 = 2.5%, = 3.7%, = 5.0%。定子中心间隙一直保持不变 = 2.1%。安装的滚轴溜冰一样在创建人et al。9]。它已经由阿尔斯通电力设计模型的后阶段的高压压缩机先进的燃气轮机。

套管环形槽的几何形状是描绘在图2。压缩机的性能 = 5.0%,这个槽已经描述的创建人et al。9]。

介绍了压缩机的特点和非定常壁压测量的结果与压阻压力传感器被安装在转子箱冲洗。所有测量进行在设计速度1000 rpm的标准条件。

压缩机的特点是由11从打开节流阀节流位置停滞。在每一个位置定子叶片中遍历57均匀分布在两个球的步骤。这些数据是用算术方法平均速度行上形成一个点。整体压力上升±0.02%的精度取决于12箱静压水龙头在出口平面和6套管静压水龙头在入口平面的压缩机。计算总压比、入口和出口的总压力迭代过程,得出了飞机的静态值的假设一个完美的气体。因此,总压力比的曲线提出了来自套管静压。计算效率,数据从一个高精度扭矩测量仪(精度0.01%在5000海里)全面使用导致的效率的测量精度0.2(代表95%置信区间)。总在进口压缩机的温度通过过滤器笼中的8电阻温度计测量。在出口平面6总温度探测器配备了热电偶在压缩机周长是等距的。焓是由温度和压力的测量量的假设一个完美的气体。压气机的失速点被显式地为每个配置测试。压缩机的性能参数特征计算如下:

安装压阻压力传感器转子充裕套管允许非定常壁压转子被捕获。这些测量定子叶片在21遍历步骤在一个球场。传感器沿着叶片弦的安排可以在图中找到3。左边显示了槽传感器配置和右边的实心墙配置。为了清楚起见,环形槽的极限是双方的绘制。

非定常壁压的标准差,用于演示的结果,定义如下:

在这里,是当前压力值,是革命的数量,和ensemble-averaged压力值。

3所示。结果

3.1。压缩机的特点

压缩机特性对所有四个叶尖间隙大小绘制在图4。每个配置之间的节流设置是一样的。图4(一)显示的总压力比在流量系数。在这个图的一部分,最后稳定的操作点X更好的区分失速点SolidWall和槽之间。放大区域具有相同的意图。图4 (c)显示了total-to-static等熵效率超过流量系数和压力系数是在流量系数图绘制4 (b)。在这里,放大区域只显示最后两个点测量的符号特性曲线简化的斜坡的识别特征。失速点的流量系数和百分比减少摊位质量流由于槽可以在表中找到2对于所有的测试配置。

在最小的叶尖间隙 = 1.2%压缩机具有最高的总压比和效率由于最低叶尖泄漏流损失。槽也不是能够积极影响总压比、效率、或失速质量流(见表2在这个叶尖间隙的大小)。在流量系数接近失速槽和SolidWall显示几乎相同的总压比和效率而流速高于设计( )都是略微减少槽。缺乏工作范围增加的一个原因可能是转子不是tip-critical在这个配置。

正如所料,增加了叶尖间隙 = 2.5%导致损失在总压比和效率和失速质量流量的增加。套管治疗显然开始在这叶尖间隙的大小。套管治疗拖延的质量流量减少5.1%(表2)。压缩机目前能够运行在一个流量系数低的SolidWall最小的叶尖间隙的大小进行了测试 = 1.2%。槽配置仍然显示了一个小降低总压比,然而,小于 = 1.2%。等熵效率不下降了槽在叶尖间隙的大小。

进一步增加了叶尖间隙 = 3.7%的总压比、效率和工作范围减少。槽仍然有效,降低了最小流量系数6.9%在同一间隙SolidWall水平相比,表中可以看到2。槽在叶尖间隙大小现在甚至达到一个最低质量流量比SolidWall略低 = 2.5%。最高的流量系数下降导致的假设在这个间隙槽是最有效的配置。在这个配置中另一个独特的特性是总压比和效率的提高 。

最后叶尖间隙的增加 = 5.0%会导致更强的减少总压强上升和效率SolidWall摊位附近的台阶比叶尖间隙增加之前。此外,失速的质量流量SolidWall相比并没有增加 = 3.7%,但已略有减少。这种行为是可再生的,多次测量。槽,然而,仍然能够降低最低摊位质量流量3%(表2)。槽增加在该地区的效率 拖延了最多1%。

根据营和天17和天12]total-to-static特征有助于确定摊位《盗梦空间》的类型。与负面倾斜total-to-static失速特征可能出现的峰值而零斜率表明模态失速《盗梦空间》。total-to-static压力系数明显显示-斜坡的叶尖间隙的大小 = 1.2%, = 2.5%, = 3.7% SolidWall和槽,放大区域在图中可以看到4 (b)。在这里,通过峰值可能出现停滞。然而最大的叶尖间隙的配置显示零斜率SolidWall摊位附近,因此,根据营和天,可能的模态的活动。槽的配置 然而= 5.0%,显示负斜率。

值得注意的是零斜率的total-to-static特征发生在叶尖间隙的大小显示不增加摊位质量流量比下一个小的叶尖间隙。

下面是一个除了比较不同的调查在公开文献,提出了Berdanier和关键(20.]。他们策划失速流量系数增加的百分比相对于最小测试叶尖间隙的大小在叶尖间隙大小的结果可以(1),麦克杜格尔(21),和他们自己的测试结果。在图5基于Berdanier和关键,本文添加的数据以及数据的A和B两个压缩机可以et al。15]。间隙微分(失速流量系数的增加/间隙增加1%),也一直在讨论Berdanier和关键表所示3相同的测试用例图5。一些调查测试两个多叶尖间隙大小,所以叶尖间隙的衍生品为每个步骤增加列出(TC1-2,例如,是第一步的叶尖间隙增加特定的调查)。

失速质量流量的增加导致从叶尖间隙增加 = (TC1-2)和从1.2%到2.5% = 2.5%到3.7% (TC2-3)摘要适合Berdanier所呈现的数据和关键。4.5和5.3的间隙衍生品,分别是3到6的范围内,另一个调查显示。间隙的增加从TC1-2导数TC2-3也被Berdanier显示压缩机和关键。最后测试了叶尖间隙的增加 = 3.7%到5.0% (TC3-4),然而,显示了一个非常不同的行为,因为失速质量流量不增加而减少,因此导数−0.6。这种行为还没有被探测到(1,20.,21因为他们最大的叶尖间隙大小明显低于最大测试了叶尖间隙的大小。可以等。15A和B)测试两个压缩机最大的叶尖间隙的大小 = 5.5%, 分别= 4.5%。两个压缩机比之前给出的结果表现出不同的行为。压缩机在TC1-2显示下降失速质量流导致的间隙微分−3。根据压缩机的稳定可以等人受到提示和中心提示堵塞堵塞而压缩机B更敏感,因此在TC1-2 3的导数。这些结果表明,间隙导数是强烈依赖于调查压缩机和影响像失速机制的转变(从中心到末端或可能从转子、定子)与叶尖间隙还可以发挥主导作用。第二个叶尖间隙的增加压缩机B (15显示了一个只有1.1的导数。可以推测,这减少了导数相比TC2-3 TC1-2提示类似行为作为摘要,负导数在大间隙。但是由于有限数量的调查不可见叶尖间隙大小(15),导致增长近一倍。从TC1-2 TC2-3叶尖间隙大小。因此,事实上,其他调查没有显示负叶顶间隙导数在大间隙之间也可能是由于相对较低的分辨率和最大间隙新低。

从目前调查的信息是有价值的数据在开放的文学。它证实了Berdanier和关键的发现20.)提示间隙比和添加新的信息 = 4%。

3.2。墙压力在转子

以下部分处理的结果在旋翼非定常壁压测量。

标准差的静态压力墙()是在两转子球图绘制6为 = 1.2%, = 2.5%,如图7为 = 3.7%, = 5.0%。结果SolidWall和槽是在三个不同的操作点,设计点( ),进行节流操作点( 失速的操作点附近)和各自的配置。由于简洁, = 5.0%的操作点,显示SolidWall配置只是设计点和 。因为它是不可能将传感器沟地区的套管半径,槽的结果显示一个空白的空间。这个地区也由水平黑线表示SolidWall结果。的情节,可以找到高值的标准偏差在地区叶尖泄漏涡与主要交互流。

3.2.1之上。

在设计点SolidWall(图6(一)高标准差(因此叶尖泄漏涡)开始在周围的叶片吸力面附近= 0.2。涡旋膨胀通道和周边地区= 0.6到达对面的叶片的压力面。增加节流(图6(b))该地区的高标准差上游向前沿移动。漩涡现在旅行向相反的叶片的压力面在前面在大约一半的刀片和达到它= 0.25。这也意味着涡倾向对轴向方向增加。在最后稳定的操作点(图6(c))的上游边界叶尖泄漏涡几乎是垂直的。最高的标准差可以找到相反的叶片压力面附近,表明一个强大的漩涡波动。标准偏差的增加从设计角度接近失速可以归因于涡强度的增加与节流。

在设计点槽(图6(d))涡大小和位置在同一地区SolidWall配置。操纵的涡旋槽不能发现在这些操作条件。在 (图6(e) SolidWall和槽发生之间的区别。高的值标准差叶片压力面附近的减少与SolidWall和的值较低的通道。失速操作点附近,槽的影响增强。标准差在整个地区上游的槽低于SolidWall配置。倾向的叶尖泄漏涡的上游边界也被降低了。尽管槽影响最小的叶尖间隙的套管附近流场配置,槽不能减少摊位质量流量;参见图4。这突显出之前假设失速 = 1.2%不是套管附近流动引发的转子。

3.2.2。

随着叶尖间隙 = 2.5%的叶尖泄漏涡设计点(图6(g))现在开始更多的下游= 0.3。涡的地区达到压力面几乎不变与下一个小的测试相比,叶尖间隙的大小。槽(图6(j))不影响涡的起点 。在压制操作图6(h)涡倾向增加了值得注意的是,像以前一样。高的值可以找到相反的叶片压力面附近的吗= 0.3。在失速操作点附近(图6(我)这些值进一步增加,叶尖泄漏涡的上边界几乎是垂直和街区附近整个套管。这是在良好的协议与签证官et al。(22)标准旋转失速发生漏液的溢出到相邻的通道。槽的影响又可以看到在去年操作的两个点(数据6(k)和6(左))。叶尖泄漏涡的上限 比SolidWall案例和下游标准差降低。失速操作点附近的槽(4百分点低于SolidWall)附近的一个类似的套管流型在SolidWall案例(图6(我)的存在。因此,槽能够延迟的上游运动叶尖泄漏涡与节流。压缩机可以扼杀了更强烈的前之间的接口来流和叶尖泄漏流到达前缘,导致泄漏的溢出流入邻近通道。

3.2.3。

下一个叶尖间隙增加(图结果在设计点7(一))的下游运动点涡形成的约= 0.4。与两个小测试叶尖间隙大小,高标准差可以发现通过在整个圆周和涡的相互作用的确切点的叶片不能被检测到。可以看出,漩涡形成的槽直接躺在地区,预计将影响它。直接下游沟的标准差明显小于SolidWall配置。这突显了上述假设对涡形成槽的影响。较低的值标准差上游坡口图7(d)相比SolidWall也归因于涡旋槽的影响。减少涡相关槽堵塞的可能会有积极的上游影响流场。SolidWall图的压制操作点7(b)在这个间隙大小已经非常接近失速操作点附近。因此叶尖泄漏涡的上限已经放置在叶片前缘附近。标准偏差的类似的模式 = 2.5%(图6(h))是观察。进一步调节 ,如图7(c),叶尖泄漏涡的上边界进一步上游,预计将导致漏液溢出,从而限制了稳定运行。槽的影响(数据7(e)和7(f))也类似于下一个小测试 配置。上述接口的上游运动的延迟,可以看到 使压缩机转子尖地区更加稳定,并允许在这种情况下一个操作在低的流量系数与SolidWall 5百分点。

3.2.4。

最大测试了叶尖间隙,叶尖泄漏涡的SolidWall设计点(图7(g))重新开始比在下游 = 3.7%。大约位于现在的起点= 0.5。这么远的下游位置的起点可以防止涡流的撞击下叶片的压力面。槽设计点(图的配置7(我))显示了槽减少下游标准差。增强的区域所示,此外,降低传播在圆周方向上由于槽。这再次显示了附近套管上的槽流场的影响。由于小的区别 和 (数据7(c)和7(b)) = 3.7%,这里只有操作点 如图7(h)。在配置之前,叶尖泄漏流的上边界到达前缘,导致停滞在节流略高。工作范围的机制改善槽之前也是一样的,叶尖间隙的大小。在 ,图7(j),涡流SolidWall强烈倾向于比。在摊位附近操作点,图7(k),上层涡边界到达前缘,SolidWall近失速点的。

3.3。频率分析

在本节的频率分析墙进行压力传感器的目的是为了发现提示为旋转不稳定已经发现Mailach et al。13)在一个不同的构建的压缩机是调查。Mailach等人削弱了四级构建的第三阶段由当地增加第三转子叶尖间隙。叶尖间隙的 = 4.3%他们的频率谱显示典型的线条在叶片通过频率的三分之一被归因于波动叶尖泄漏涡。现在有趣的发现如果这些波动也发生在一个单级压气机叶尖间隙增大或只在多级压气机的减弱阶段,削弱的阶段是由周围的稳定阶段,因此可以在低流量系数比单级相似。

墙压力传感器的光谱频率≈0.125图所示8对所有测试叶尖间隙大小在压制操作点。在 四种测试间隙大小没有显示任何活动频率低于带通滤波器;因此这些结果省略。最小的间隙这个测试也可以观察到压制操作点。这是在良好的协议与Mailach et al .,谁表明,国际扶轮只发生在扼杀了压缩机的操作区域相对较大的叶尖间隙的大小。在 = 2.5%,然而,振幅的增加在该地区可以看到0.4 - -0.5·带通滤波器 SolidWall。这是一个迹象,旋转不稳定,Mailach等人称为叶尖泄漏涡的波动,发生在这个压缩机构建。振幅的增加也可见槽但在较低的程度。看来,潮湿槽能够观察到的波动。

压制操作点的两个最大许可再次显示下面增加振幅带通滤波器。在 = 3.7%以下SolidWall显示振幅带通滤波器,几乎是两倍在未来小叶尖间隙配置。高的频率,振幅发生,转向较低的值,相比之下 = 2.5%,目前在该地区的0.35 - -0.45·带通滤波器。在这里,现在很明显的是,槽能够抑制高振幅。最大的间隙显示了一个进一步提高低频振幅和这些频率的进一步转变,现在躺在一个地区的0.3 - -0.4·带通滤波器。在这个操作点第二个峰是可见的在0.7·带通滤波器可能是一个驼峰的调制0.3 - -0.4·带通滤波器和带通滤波器本身。看着槽配置,低频的衰减峰可以看出了。

在频率谱,呈现在图8国际扶轮显示,振幅相对较小的60。这可以归因于低周期性的干扰和频率谱是来自大约5300叶片传递的数据集。原始数据的扰动更为明显,振幅超过1000 Pa。这也解决了13]。

从这一段可以得出以下结论。没有旋转不稳定发生在最间隙。其他三个调查间隙大小显示上升频率带通滤波器的1/2到1/3左右。因此,国际扶轮的发生不仅限于减弱阶段的多级压缩机,但也发现单级压缩机。上述频率上升的振幅增加转子叶尖间隙一起转向低频率。此外,它已被证明,调查套管凹槽能够影响旋转不稳定,因为他们减少振幅频率谱。

3.4。时间分辨套管静压

本节讨论时间分辨套管静态压力为了清除所有配置检测流模式,可以与旋转不稳定的发生在前一节已确定。

时间分辨套管的静态压力所有间隙配置数据所示9和10。数据来自一个传感器阵列(见图3)在一个固定的位置在压缩机周长。众所周知从Mailach et al。13),国际扶轮旋转相对于转子以大约50%的转子速度。策划的结果显示的快照10转子通道通过测量位置。在其他时刻的快照的时间显示的结果类似于策划的结果。静态压力由压力系数描述定义为 在哪里在转子进口和静态压力吗= 101325 Pa。的操作点SolidWall配置相应的许可是失速操作点附近;槽SolidWall相同的操作点。冲白线连接每个情节的低压区域。这些都是传统上与叶尖泄漏涡的轨迹。与其他调查(例如,23,24])众所周知,这是一个简化,在特定的操作条件下,套管附近流场显示多个旋转的结构和没有一个明确定义的叶尖泄漏涡。这变得明显在我们的结果提出后的最大测试了叶尖间隙。

最小的叶尖间隙大小(数据进行测试9(一)和9(b))前缘附近的叶尖泄漏漩涡开始在该地区≈0.1 SolidWall和槽。SolidWall稍微不同的绘制技巧泄漏漩涡通道,通道。在章节5和7高的地区在叶片压力面打断了低压点似乎源于叶尖泄漏涡。在段落6和8中,然而,这些低压点不出现。这些差异负责标准差图的增加6(c),槽配置相同的间隙大小(图9(b))显示在每个通道几乎相同的流型。叶尖泄漏涡的变化轨迹不能被检测到。上述低压斑点在叶片压力面消失了。因此标准差(见图6(f))低于SolidWall。它可以得出结论 = 1.2%叶尖泄漏涡的波动很小(SolidWall)或不存在(槽),这意味着槽对套管附近流场的影响很小,不会导致增加工作范围。

叶尖间隙的增加 = 2.5%的流场SolidWall(图9(c))越来越不规则。从通道涡轨迹段的差异现在容易探测。此外,该地区的低叶片的前缘附近现在不同强烈在每个通道。虽然只有十个章节所示的数据,重复的模式已经可以被检测出来。段落4、6和8(2)和部分通道显示一个高压的地方在叶片压力面= 0.25(请参阅地区)和涡轨迹非常相似。通道3、5、7然而显示更高的倾向(轴向方向)的叶尖泄漏涡轨迹。这种变化的流型在每隔一段,通过测量位置导致增加频率的振幅谱约0.5·带通滤波器(频率谱 为了简洁起见,此处没有显示,但显示在同一频率振幅增加操作点 在图8)。这一事实的峰值频率谱约0.5·带通滤波器并不尖锐但模糊是由于上述模式并不完全是重复每隔一段但略有变化。

章节2和6中的黑白箭头标志着低压点定位在通过叶片吸力面和压力面之间。源导致这种低压位置还不清楚。它可以是径向涡,哈25)确定调查中叶尖泄漏涡的一部分。井上et al。26)和Pullan et al。27还发现了一个径向涡也源于叶片分离和产生一个低压的瞬时套管压力。Weichert et al。28也联系他们观察到低压在前缘附近的通道与径向涡在[26,27]。

槽的流场 如图= 2.5%9(d)。在这里,不同叶尖泄漏涡轨迹之间的通道也可以观察到。模式,然而,不是SolidWall一样普通。在章节2和8中,例如,轨迹非常相似,在两个通道压力面附近的一个独特的高压区域存在。段落7和5中的涡轨迹似乎达到叶片的压力面,因此上述高压中断。的低压斑点SolidWall也存在于槽中找到。他们再次被黑白箭头。在这种情况下,他们出现在段落2,4,6,8。然而,这经常会出现在整个数据集是不可见的。作者在26- - - - - -28所有链接的外观径向涡流的形成一个高峰,启动压缩机失速。事实上,图9(d)显示的外观低压点附近的一个操作点不是停滞使其外观相同的机制在26,27不太可能。

叶尖间隙的 =叶尖泄漏涡波动增长3.7%;参见图10(a)。在章节3和9涡站近垂直通道而在其他段落显示了明显更低的倾向。就像在 = 2.5%,一个强大的变异最低压力点的叶片。叶片在右手边的文章2和8都有一个最低的位置over-blade下游压力远比其他段落。低压再次点的箭头显示的潜在存在径向叶片前缘附近的漩涡。槽的配置(图10(b))最小over-blade压力的位置是相同的在每个通道,导致类似的叶尖泄漏涡的起点。槽的位置很难跟踪这个配置的漩涡。然而,很明显,涡波动仍然存在。图的谱分析8显示,占主导地位的峰值已经阻尼槽。这意味着涡出现的周期性波动是不变SolidWall相比,但其振幅阻尼。

转子叶尖间隙的增加 = 5.0%大幅改变了套管附近流场。正如前面提到的,尤其是在这个叶尖间隙大小,冲白线是叶尖泄漏涡的一种非常简单的方法路径。这个数字表明,多个旋转的结构。SolidWall(图10(c))现在展示很强的叶尖泄漏涡的波动。一个周期模式可以被识别。从通道3,周围的漩涡开始= 0.3和收益。在通道4中,漩涡逆流迁移的起点= 0.15。涡轨迹比通道3和陡峭的涡与相邻叶片的压力面= 0.3。然后通过5显示了一个非常明显的低压前缘附近的位置和测量的压力场涡轨迹无法估计了。以下通过6类似于通道3和涡波动的模式重新开始。这种模式负责振幅频率的增加约0.3·图中确定的带通滤波器8。在图10(d)、槽配置,如SolidWall涡波动并不明显。再次,槽的位置阻碍涡路径的跟踪。在某些段落,例如,文章2和6,涡高度倾向于对轴向方向,通过上游的槽。通道8和4通道7和3也显示非常相似的模式上游槽导致假设SolidWall存在类似的模式。SolidWall和槽 = 5.0%的低压斑点前缘附近的通道不能确定了,或由叶尖泄漏涡覆盖。

3.5。模态的活动

total-to-static特征图4显示一个零斜率接近失速的SolidWall = 5.0%,根据广义观点提示存在模态的活动。因此在这一节中模态波的发生了。

单个麦克风位置的光谱图16毫米上游转子前缘如图11在缓慢关闭节气门进入失速。图(11日)SolidWall的显示结果 = 5.0%而图11 (b)显示第三转子四级测试的结果,只有在转子与间隙的增加3分 = 5.0%。在削弱的情况下阶段的干扰是可见的在整个时间线从频率略高于10 Hz,减少进一步的节流。Mailach [29日表明,这些模态波振幅是诱发的压缩机。在目前的单级测试这些干扰不能检测到没有最大的叶尖间隙(见图(11日))或在任何其他叶尖间隙的大小。此外,没有影响力的槽模态活动可被检测到。

上面给出的结果表明,total-to-static特性的斜率似乎并没有充分判据预测模态波轴流式压缩机。

4所示。结论

本文详细测量的单级建造低速德累斯顿技术大学研究压缩机已经提出。四种不同叶尖间隙的大小 = 1.2%,2.5%,3.7%,5.0%的人进行了调查,没有一个圆周槽壳治疗。压缩机的整体性能以及转子流场已被评估。论文的主要结论如下:(我)目前套管槽适用三大测试了叶尖间隙的大小( = 2.5%,3.7%,5.0%)。在这里,它增加了压缩机的操作范围和部分效率。在最小的测试了叶尖间隙的大小 = 1.2%的凹槽不表现出负面影响效率设计点和摊位之间。(2)从非定常壁压的测量结果表明,槽能够延迟的上游运动流之间的接口叶尖泄漏和主要流程,从而增加压缩机的稳定。(3)频率谱的峰值区域大约0.3 - -0.5·能够清晰的与带通滤波器旋转不稳定。(iv)旋转不稳定性的增加幅度与叶尖间隙的大小。同时出现在频率谱的频率降低,因为国际扶轮的周期模式从其他增加到每三叶片通道。(v)低压斑点前缘附近的通道已经观察到,可能诱发通过径向涡流井上et al。26)和Pullan et al。27]类型或机制描述了哈25]。(vi)虽然在SolidWall total-to-static特征 = 5.0%显示零斜率接近停滞,没有模态活动能被探测到。

命名法

希腊符号

:	等熵效率
:	周向坐标
:	流量系数
:	总压比
:	流量系数
:	百分比下降失速流量系数相对于最小的叶尖间隙的大小
:	Total-to-static压力系数
:	密度(公斤/米3]
:	标准偏差的汽缸壁的压力
:	间隙的导数。

拉丁符号和缩写

带通滤波器:	叶片通过频率
:	弦长[m]
:	无因次轴向弦长
DP:	设计点
:	套管在%轴向弦槽的深度
:	总焓[m2/秒2]
:	倾角的套管槽(∘]
是:	等熵
进口:	进口导叶
LSRC:	低速研究压缩机
:	比例减少拖延质量流量
:	质量流量(千克/秒)
:	转矩(Nm)
议员:	测量平面
女士:	中跨
:	轴转速(1 /分钟)
:	静压(Pa)
:	总压强(Pa)
国际扶轮:	旋转不稳定
:	叶尖间隙大小[m]
西南:	SolidWall
:	总温度[K]
TC:	叶尖间隙
:	叶片速度(米/秒)
:	轴向分量绝对速度(米/秒)
:	%的套管槽轴向宽度和弦
:	%的套管槽轴向弦轴向位置。

信息披露

内容的责任完全在于它的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

作者欣然承认工业伙伴阿尔斯通电力的允许发表这篇论文。

引用

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