带有孔式机匣的离心压气机非定常数值模拟

上海交通大学学报（自然版） ›› 2012, Vol. 46 ›› Issue (04): 536-539.

带有孔式机匣的离心压气机非定常数值模拟

徐伟，王彤，丁亮，谷传纲

（上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240）

收稿日期:2011-05-03 出版日期:2012-04-28 发布日期:2012-04-28
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（50776056）,国家高技术研究发展计划（863）项目（2009AA05Z201）

Unsteady Simulation of a Centrifugal Compressor with Holed Casing

XU Wei, WANG Tong, DING Liang, GU Chuan-Gang

(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

Received:2011-05-03 Online:2012-04-28 Published:2012-04-28

摘要/Abstract

摘要： 对半开式离心压气机提出了孔式机匣处理方式并对近失速点工况下的流场进行了非定常的数值模拟.分析计算结果发现，抽吸孔对叶顶区域的低能量流体有抽吸作用，造成叶顶区域尤其是叶顶间隙内对应抽吸口位置出现压力波动区域.抽吸孔内的抽吸气流重新进入压气机入口，不仅可以增大压气机入口的局部流量，而且具有时间和空间上的周期性，对压气机入口叶顶区域的流动形成周期性的激励，使得压气机入口叶顶区域的流动也具有周期性.孔式机匣处理方式主要影响的是压气机叶片顶端的剪切流动区域，干扰了叶顶间隙内的流动，造成压气机稳定工作范围的扩大.

关键词: 孔式机匣处理, 离心压气机, 非定常, 数值模拟

Abstract: Holed casing treatment was proposed for unshrouded centrifugal compressor and unsteady simulation was done in small flowrate condition near rotating stall. It was found that the pressure near the bleed port fluctuates in the tip region. The inlet flowrate of the compressor can be raised by the reinjected flow in the holes. A periodical excitation to the inlet flow of the compressor is also induced because of the space periodicity and time periodicity of the reinjected flow, and the flow in the tip region near the blade leading edge is periodic. The shear flow in the tip region of the compressor is improved and the flow in the tip clearance is interfered by holed casing treatment, and the stable working range of the compressor is expanded as a result.

Key words: holed casing treatment, centrifugal compressor, unsteady, numerical simulation

中图分类号:

TK 05

徐伟, 王彤, 丁亮, 谷传纲. 带有孔式机匣的离心压气机非定常数值模拟[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(04): 536-539.

XU Wei, WANG Tong, DING Liang, GU Chuan-Gang. Unsteady Simulation of a Centrifugal Compressor with Holed Casing[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(04): 536-539.

参考文献

［1］Hartmann M J, Benser W A, Hauser C H. Fan and compressor technology［C］// The Proceedings of a Conference Held at NASA Lewis Research Center. Cleveland, Ohio, USA: Scientific & Technical Information,1970: 136.

［2］Takata H, Tsukuda Y. Stall margin improvement by casing treamentits mechanism and effectiveness［J］. J Eng Power, 1977, 99(1):121133.

［3］杜朝辉，姚吉先，忻建华. 一种求解带有机匣处理装置叶栅流场的数值方法［J］.上海交通大学学报, 1996, 30(8): 812.

DU Zhaohui, YAO Jixian, XIN Jianhua. A numerical calculation of cascade flowfields with casing treatment ［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 1996, 30(8): 812.

［4］Wilke I, Kau H P. A numerical investigation of the flow mechanisms in a high pressure compressor front stage with axial slots［J］. J Turbomach, 2004, 126(3):339349.

［5］Huang X D, Chen H X, Shi K, et al. An analysis of the circumferential grooves casing treatment for transonic compressor flow［J］. Sci China Ser G, 2010, 53(2): 353359.

［6］Tuo W, Lu Y J, Yuan W, et al. Exprimental investigation on the effects of unsteady excitation frequency of casing treatment on transnic compressor performance［J］. J Turbomach, 2011, 133(2):021014.

［7］Hunziker R, Dickmann H P, Emmrich R. Numerical and experimental investigation of a centrifugal compressor with an inducer casing bleed system ［J］. Proc Instn Mech Engrs， 2001, 215(6): 783791.

［8］Xiao J, Xu W, Gu C G, et al. SelfRecirculating casing treatment for a radial compressor［J］. Chinese Journal Of Mechanical Engineering, 2009, 22(4):567573.

［9］Mohtar H, Chesse P, Chalet D. Effect of a map width enhancement system on turbocharger centrifugal compressor performance and surge margin［J］. Proc Instn Mech Engrs，2011, 225(3): 395405.

［10］Ishida M, Surana T, Ueki H, et al. Suppression of unstable flow at small flow rates in a centrifugal blower by controlling tip leakage flow and reverse flow［J］. J Turbomach, 2005, 127(1):7683.

[1]	丁恩宝, 常晟铭, 孙聪, 赵雷明, 吴浩. 半浸桨不同半径切面入水的水动力特性[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1188-1198.
[2]	吴怀娜, 冯东林, 刘源, 蓝淦洲, 陈仁朋. 基于门式抗浮框架的基坑开挖下卧隧道变形控制[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1227-1237.
[3]	刘谨豪, 严远忠, 张琪, 卞荣, 贺雷, 叶冠林. 地面堆载对既有隧道影响离心试验和数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 886-896.
[4]	孙健, 彭斌, 朱兵国. 无油双涡圈空气涡旋压缩机的数值模拟及试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 611-621.
[5]	李嘉, 李华聪, 王玥. 变汽液比条件下高速燃油离心泵非定常特性分析研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 622-634.
[6]	王方剑, 宋玉辉, 刘金, 秦汉, 陈兰. 细长体亚跨声速超大攻角复杂气动特性研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 27-37.
[7]	秦汉, 伍彬, 宋玉辉, 刘金, 陈兰. 细长体高速风洞超大攻角支撑干扰数值分析[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 44-51.
[8]	薛飞, 王誉超, 伍彬. 高速飞行器后向分离特性研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 80-86.
[9]	杜登轩 , 乐绍林 , 周欢 , HtayHtayAung , 喻国良. 均匀来流中承台相对埋深对复合桩墩局部水动力及冲刷的影响 [J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(2): 64-71.
[10]	郑高媛, 赵亦希, 崔峻辉. 车身用铝饰条拉弯成形面畸变缺陷形成规律[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(1): 53-61.
[11]	金戈, 范珉, 周振栋, 谭勇, 钟小波. 升降式止回阀动态特性分析与改进[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(S2): 110-118.
[12]	徐德辉, 顾汉洋, 刘莉, 黄超. 新型锥形式旋叶汽水分离器热态试验与数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1087-1094.
[13]	刘恒, 伍锐, 孙硕. 非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 976-983.
[14]	王超, 刘正, 李兴, 汪春辉, 徐佩. 自由状态冰块尺寸及初始位置参数对冰桨耦合水动力性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 990-1000.
[15]	李岩松, 丁鼎倩, 韩东, 刘静, 梁永图. 起伏输油管道临界完全携积水油速数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 878-890.