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一种应用于压气机叶栅流动控制的非对称楔形涡流发生器及其设计方法

发布时间: 2022-10-19

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式： 技术转让
成果类型： 发明专利
行业领域：
航空航天技术
成果介绍
本发明涉及一种轴流压气机叶栅的流动控制方法，特别是一种基于非对称楔形涡流发生器的流动控制方法。为了解决现有楔形涡流发生器因结构不合理导致的无法高效降低压气机流动损失的问题，本发明提出一种轴流压气机叶栅的流动控制方法，特别是一种基于非对称楔形涡流发生器的流动控制方法。项目组之前的研究结果显示，楔形涡流发生器诱导的吸/压力面涡类似于叶片前缘的马蹄涡，压力面分支主要参与通道涡的形成，对降低总压损失贡献显著。基于此，项目组提出了一种非对称楔形涡流发生器，重新设计了楔形涡流发生器结构，使控制吸力面分支一侧的涡流发生器的尺寸尽量减小，进而有效减小了形阻损失及吸力面侧的气流分离，解决了楔形涡流发生器降低压气机流动损失的能力不强的问题。
成果亮点
本发明的有益效果是：非对称楔形涡流发生器的引入，一方面诱导产生了吸力面涡和压力面涡，通过卷吸附面层的低能流体，进而改变通道涡的结构和横向流动，减少了吸力面/端壁角区气流分离，从而降低了压气机叶栅的总压损失。相比于原型叶栅，出口截面的总压损失降低了21.03%，反流区面积减小11.14%。另一方面，相对于对称楔形涡流发生器，减小了吸力面侧结构的几何尺寸，在保证压力面侧结构对流场有益干涉的前提下减小了涡流发生器的整体尺寸，使得由于涡流发生器自身对流场堵塞带来的形阻损失减小，从而减小了压气机的总压损失。
团队介绍
华北电力大学动力工程系张磊教授团队，团队带头人张磊教授现任动力工程系主任兼能源动力与机械工程学院副院长、动力工程系党委副书记，河北省低碳高效发电技术重点实验室主任，河北省研究生课程思政示范中心负责人，中国高等教育学会工程热物理专业委员会理事。目前团队拥有教师7名，博士及硕士研究生46名。团队教师承担项目20余项：国家级项目4项，省级项目3项，横向项目10余项。发表学术论文近百篇，其中多篇发表于Energy、Aerospace Science and Technology等一区Top期刊。团队主要研究方向有：压缩机性能优化及失稳控制、燃气轮机热力系统集成与优化、深度调峰下火电机组节能降碳技术研究、风光火储综合能源系统运行特性研究等相关方向。
成果资料
产业化落地方案
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