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工程热物理所航空压气机失稳预报研究取得进展

2021-12-08 工程热物理研究所
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  运行过程中,航空发动机会因大俯仰角飞行、高机动飞行、眼镜蛇动作、吸入蒸汽等遭受到进气畸变,从而诱发压气机失稳。压气机失稳会增加涡轮的负荷和热应力,诱发轴流压气机叶片的强迫振动,甚至可能对发动机造成不可逆损害,影响飞行安全。目前,均匀来流条件下压气机失稳预报方法较多,如相关分析、均方根分析、快速小波分析及非线性特征提取方法,但这些方法的适用范围和可靠性分析未有开展详细研究。

  近日,中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室在航空压气机失稳预报方面取得研究进展。首先,在一台低速三级轴流压气机实验台上开展实验研究,系统分析比较转速波动、周向和轴向位置,以及进气畸变对自相关分析、互相关分析、均方根分析和快速小波分析失稳预报可靠性的影响。研究表明,转速波动会影响自相关分析和均方根分析的可靠性;周向间隙大的位置失稳预报方法更有效;传感器安装在轴向转子前缘位置(即叶顶间隙泄漏流非定常波动最剧烈位置)时失稳预报方法更可靠;周向畸变条件下互相关分析更为敏感,受畸变周向位置的影响小。随后,在三级轴流压气机上对不同级的稳定工作状态进行预测,在均匀来流下精准预测第一级会率先失稳,进而实现多级压气机最先失速级预报,同时在实施叶顶喷气扩稳措施以及进气径向畸变的情况下成功预测压气机的稳定状态。基于研究结果,成功研制出压气机流动失稳监控仪,并开展了应用验证。

  相关成果发表在Aerospace Science and TechnologyASME Journal of Engineering for Gas Turbine and Power上。研究得到国家科技重大专项、国家自然科学基金、中科院科研仪器设备研制等支持。

压气机流动失稳监控仪运行界面

打印 责任编辑:程博

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