采用可调静子叶片的压气机特性计算及调节影响规律研究

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高效率和高压比是压气机在运行时不断追求的性能指标,通过静叶调节可以有效改善压气机内部流动状况,保证其稳定高效的运行,但局限于压气机结构和内部流动的复杂性,对静叶调节规律的探究始终是一个难题。压气机的一维特性计算作为压气机设计体系中最基础的一环,其在快速预测压气机性能的同时,也为在很短时间内评估压气机几何参数对性能的影响提供了可能。因此,利用一维特性计算方法探究静叶调节影响规律将是一条极具潜力的技术途径。本文主要围绕静叶调节对压气机性能影响展开研究,利用一维特性计算程序,结合遗传优化算法,探究不同级单独调节及多级联调时的调节规律,并进一步探究了静叶旋转轴及旋转凸台的位置对压气机性能产生的影响。首先本文通过对压气机一维特性计算方法展开详细论述,基于公开发表的相关经验模型构建了一维特性计算程序,并对模型做出了一定的修正,分别对三台已知型号的压气机特性曲线进行计算,结果表明优化后的程序对于压气机的性能预估具有较好的准确性。其次,在此基础上进一步引入静叶调节技术,对E~3压气机各级静叶单独调节时对整机性能的影响进行详细分析,总结了压气机单级静叶调节的调节规律,并通过借助Isight优化平台结合NSGA-Ⅱ遗传优化算法探究多级联调的调节规律,发现研究中建立的压气机特性预测程序和多级静叶调节优化方法具有一定的可靠性,对探究可调压气机不同工况下静叶调节规律有重要的工程应用意义。然后,本文构建了E~3压气机前三级叶片通道,利用三维仿真计算详细分析了压气机调节前和调节后的气动性能及流场参数分布,深入探究静叶调节时的流场变化情况。最后,为了更清晰的探究静叶调节中的工程问题,本文构建了E~3压气机一级半几何模型,对静叶旋转轴位置和旋转轴凸台直径大小对压气机性能的影响展开了探究。通过对静叶在旋转过程中转轴位置和旋转角度对静叶间隙变化的影响分析确定计算方案,分析了在不同转轴位置、不同旋转凸台大小下压气机的性能变化,发现对转轴位置等参数进行合理的设置可以有效的提升压气机的性能,极大的降低旋转间隙带来的影响。该研究结果为压气机静叶调节技术的优化与改进提供了有益的参考。
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