进口参数变化对高压压气机性能影响研究

以某型高压九级轴流压气机为研究对象,利用NUMECA软件在不同进口条件下进行变工况性能模拟计算。研究了变转速下由于进口总温、总压的改变引起的雷诺数变化对压气机性能影响。结果表明:试验条件与设计条件下的试验结果相比,进口雷诺数由1.348×10~6下降到4.318×10~5,压气机设计点折合流量比减小0.008,效率下降0.72%,喘振裕度降低了8.11%,压气机性能曲线整体向左下方移动;在一定范围内升高进口总压或降低进口总温,将改善压气机的压比、效率以及折合流量比;当雷诺数高于一定临界值后,同一转速下的压气机的效率以及折合流量比基本保持不变;当转速降低至设计转速以下时,临界雷诺数将进一步增大,雷诺数效应影响增强;雷诺数降低会导致泄漏流损失增大,径向涡损失增强,加剧叶尖区域的流动分离,此时叶尖区域的流动阻塞成为引起流动失稳与整机性能恶化的主要原因。     

过渡段部分对某高压压气机性能影响研究

以某型高压九级轴流压气机为研究对象,通过NUMECA软件进行模拟计算,研究了前过渡段、过渡段支板和出口过渡段的气体流动损失对压气机性能的影响,并采用DFFD参数化方法和多岛遗传算法对过渡段部分进行了结构改型与气动优化设计。结果表明:相比不带过渡段的压气机模型,原型过渡段使等熵效率降低1.57%,经过对过渡段型线改进以及对过渡段支板的优化设计,优化后过渡段使等熵效率仅降低0.63%;优化后的过渡段部分气流阻塞减少、损失减小,使得高压压气机整体效率较优化前提高0.94%;经流场损失分析发现,支板段和出口扩压延长段是造成堵塞和效率降低的主要原因。     

某燃气轮机低压压气机加级设计方法研究

以某燃气轮机低压8级压气机为母型,开展加零级改进设计。通过对母型机进行分析,合理地选取匹配点,对压气机零级进行了一维、二维气动设计,最后对零级压气机叶片进行三维造型。数值结果表明:新设计压气机在设计转速7 450 r/min下,流量为123 kg/s,总压比为6.125,等熵效率为88.3%,喘振裕度为32.8%,达到了设计指标;新设计零级与母型机流场匹配较好;通过对压气机变工况性能进行分析,各主要运行工况喘振裕度满足10%设计要求。