留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

引气对高压压气机效率评价影响分析

陈云永 马昌友 孙震宇 陈志龙

陈云永, 马昌友, 孙震宇, 等. 引气对高压压气机效率评价影响分析[J]. 实验流体力学, 2021, 35(2): 43-49. doi: 10.11729/syltlx20200097
引用本文: 陈云永, 马昌友, 孙震宇, 等. 引气对高压压气机效率评价影响分析[J]. 实验流体力学, 2021, 35(2): 43-49. doi: 10.11729/syltlx20200097
CHEN Yunyong, MA Changyou, SUN Zhenyu, et al. Effect of bleed on efficiency evaluation of high pressure compressor[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021, 35(2): 43-49. doi: 10.11729/syltlx20200097
Citation: CHEN Yunyong, MA Changyou, SUN Zhenyu, et al. Effect of bleed on efficiency evaluation of high pressure compressor[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021, 35(2): 43-49. doi: 10.11729/syltlx20200097

引气对高压压气机效率评价影响分析

doi: 10.11729/syltlx20200097
详细信息
    作者简介:

    陈云永(1979-), 男, 山东青州人, 博士, 研究员。研究方向: 风扇增压级、高压压气机的设计与试验。通信地址: 上海市浦东新区鸿音路77号中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司(201306)。E-mail: chenyy@acae.com.cn

    通讯作者:

    陈云永, E-mail: chenyy@acae.com.cn

  • 中图分类号: V231.3

Effect of bleed on efficiency evaluation of high pressure compressor

  • 摘要: 在总结压气机温升效率和扭矩效率之间差异性和关联性的基础上,本文对带级间引气的高压压气机两种等熵效率评价方法进行了研究,探讨了级间引气参数对压气机两种等熵效率修正的影响程度,并开展了试验验证。结果表明:压气机存在机械传动损失,使扭矩效率总是低于温升效率;引入级间引气参数修正前后的压气机温升效率差异不大,变化幅度在±0.5%以内;但引入级间引气参数修正后的压气机扭矩效率明显降低,但相对下降幅度不超过总引气率,降低程度与引气率和引气所在级位置相关;当压气机进口侧进行较大流量的级间引气时,应对扭矩效率进行修正,否则可能出现扭矩效率大于温升效率的现象。
  • 图  1  压气机输入功传递示意图

    Figure  1.  Compressor input power transfer diagram

    图  2  带级间引气的十级压气机试验件示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of test piece of ten stage compressor with interstage bleed

    图  3  引气效率变化对压气机温升效率的影响趋势

    Figure  3.  Effect of bleed efficiency variation on compressor temperature rise efficiency

    图  4  引气率变化对压气机温升效率的影响

    Figure  4.  Effect of bleed rate variation on compressor temperature rise efficiency

    图  5  压气机引气结构及测量位置示意图

    Figure  5.  Schematic of compressor bleed structure and measurement position

    图  6  压气机扭矩效率修正系数计算示意图

    Figure  6.  Calculation diagram of compressor torque efficiency correction

    图  7  压气机试验状态

    Figure  7.  Compressor test status

    图  8  引气修正前后压气机效率特性对比

    Figure  8.  Comparison of compressor efficiency characteristics before and after bleed correction

    图  9  引气修正前后压气机温升效率、扭矩效率的变化量

    Figure  9.  Variation of temperature rise efficiency and torque efficiency of compressor before and after bleed correction

    表  1  引气出口参数测量不同位置对比

    Table  1.   Comparison of different positions for parameter measurement of bleed outlet

    测量位置(截面) 测量容易性 测量方式 备注
    级静叶前缘(x1) 可测量 叶型探针 引气损失低估
    级出口(x2) 不易测量 / 空间狭窄,不安全
    引气缝(x3) 不易测量 / 空间狭窄,不安全
    引气管口(x4) 可测量 梳状探针 /
    引气系统管道(x5) 可测量 梳状探针 引气损失高估
    下载: 导出CSV

    表  2  不同位置引气对压气机扭矩效率修正的影响

    Table  2.   Effect of different bleed positions on compressor torque efficiency correction

    引气位置 引气率 引气压比 相对等熵加功量 修正贡献量
    第1级 0.34% 1.7 0.121 6.6%
    第4级 4.24% 5.0 0.431 53.6%
    第7级 5.73% 10.0 0.688 39.8%
    下载: 导出CSV

    表  3  引气关闭前后压气机温升效率和扭矩效率变化

    Table  3.   Change of temperature rise efficiency and torque efficiency of compressor before and after bleed off

    状态点 状态说明 温升效率 扭矩效率 效率偏差量
    A 引气修正前 83.28% 84.82% -1.54%
    引气修正后 83.53% 81.00% 2.53%
    B 不引气 80.46% 78.31% 2.15%
    下载: 导出CSV
  • [1] LEI V M, SPAKOVSZKY Z S, GREITZER E M. A criterion for axial compressor hub-corner stall[J]. Journal of Turboma-chinery, 2008, 130(3): 031006. doi: 10.1115/1.2775492
    [2] TAYLOR J V, MILLER R J. Competing three-dimensional mechanisms in compressor flows[J]. Journal of Turboma-chinery, 2017, 139(2): 021009. doi: 10.1115/1.4034685
    [3] GBADEBO S A, CUMPSTY N A, HYNES T P. Control of three-dimensional separations in axial compressors by tailored boundary layer suction[J]. Journal of Turbomachinery, 2008, 130(1): 011004. doi: 10.1115/1.2749294
    [4] NERGER D, SAATHOFF H, RADESPIEL R, et al. Experimental investigation of endwall and suction side blowing in a highly loaded compressor stator cascade[J]. Journal of Turbomachinery, 2012, 134(2): 021010. doi: 10.1115/1.4003254
    [5] 强艳, 陈云永, 李游, 等. 压气机效率计算方法的探讨[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2019, 32(6): 26-30. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL201906006.htm

    QIANG Y, CHEN Y Y, LI Y, et al. Calculation methodology of compressor efficiency[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2019, 32(6): 26-30. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL201906006.htm
    [6] GRIFFIN R G, SMITH L H Jr. Experimental evaluation of outer case blowing or bleeding of a single stage axial flow compressor. Part Ⅰ: Design of rotor blowing and bleeding configurations[R]. NASA CR-54587, 1966.
    [7] KOCH C C. Experimental evaluation of outer case blowing or bleeding of a single stage axial flow compressor. Part VI: Final report[R]. NASA CR-54592, 1970.
    [8] 晏松, 楚武利. 叶顶引气位置对自循环机匣处理扩稳能力的研究[J]. 推进技术, 2019, 40(12): 2731-2738. doi: 10.13675/j.cnki.tjjs.180704

    YAN S, CHU W L. Study on enhanced stability ability of self-circulating casing treatment by blade tip bleed positions[J]. Journal of Propulsion Technology, 2019, 40(12): 2731-2738. doi: 10.13675/j.cnki.tjjs.180704
    [9] 姚丁夫, 成金鑫, 陈江, 等. 引气对多级轴流压气机性能影响的数值研究[J]. 航空动力学报, 2016, 31(5): 1186-1195. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2016.05.021

    YAO D F, CHENG J X, CHEN J, et al. Numerical investigation of bleeding effect on performance of multistage axial compressor[J]. Journal of Aerospace Power, 2016, 31(5): 1186-1195. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2016.05.021
    [10] VÁZQUEZ R, SÁNCHEZ J M. Temperature measurement system for low pressure ratio turbine testing[C]//Proceedings of ASME Turbo Expo 2003, Collocated With the 2003 International Joint Power Generation Conference. 2009. doi: 10.1115/GT2003-38685
    [11] 任铭林, 向宏辉. 有关轴流压气机效率问题的探讨[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2009, 22(4): 9-14. doi: 10.3969/j.issn.1672-2620.2009.04.002

    REN M L, XIANG H H. Exploration of efficiency in axial compressor[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2009, 22(4): 9-14. doi: 10.3969/j.issn.1672-2620.2009.04.002
    [12] 向宏辉, 王掩刚, 高杰, 等. 轴流压气机效率测量两类影响因素的试验研究[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2019, 32(3): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1672-2620.2019.03.001

    XIANG H H, WANG Y G, GAO J, et al. Experimental investigation of two effect factors on axial flow compressor efficiency measurement[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2019, 32(3): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1672-2620.2019.03.001
    [13] 马昌友, 侯敏杰, 幸晓龙. 基于静叶特性的匹配环境下CDFS性能测量方法[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2018, 31(1): 1-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL201801002.htm

    MA C Y, HOU M J, XING X L. Measurement research on performance of core driven fan stage in the matching environment based on stator characteristics[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2018, 31(1): 1-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL201801002.htm
    [14] 马昌友, 侯敏杰, 梁俊, 等. 高负荷压气机首级可调静叶进口气流参数测试误差分析[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2020, 33(2): 7-13. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL202002003.htm

    MA C Y, HOU M J, LIANG J, et al. Inlet airflow measuring error analysis of the first stage adjustable stator of a high load compressor[J]. Gas Turbine Experiment and Research, 2020, 33(2): 7-13. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RQWL202002003.htm
    [15] 赵斌, 李绍斌, 周盛. 引气对跨声轴流压气机性能的影响[J]. 北京航空航天大学学报, 2011, 37(1): 15-20. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2011.01.005

    ZHAO B, LI S B, ZHOU S. Bleeding impact on performance of transonic axial compressor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2011, 37(1): 15-20. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2011.01.005
  • 加载中
图(9) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  160
  • HTML全文浏览量:  136
  • PDF下载量:  12
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-02
  • 修回日期:  2020-09-15
  • 刊出日期:  2021-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日