航空动力学报2024,Vol.39Issue(2) :182-192.DOI:10.13224/j.cnki.jasp.20220047

基于三维体积力模型的离心压气机喘振预测方法

Surge prediction of radial compressors based on three-dimensional body-force method

曾翰轩 范腾博 温孟阳 魏杰 王钧莹 孙振中 郑新前
航空动力学报2024,Vol.39Issue(2) :182-192.DOI:10.13224/j.cnki.jasp.20220047

基于三维体积力模型的离心压气机喘振预测方法

Surge prediction of radial compressors based on three-dimensional body-force method

曾翰轩 1范腾博 1温孟阳 2魏杰 1王钧莹 1孙振中 2郑新前3
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作者信息

  • 1. 清华大学车辆与运载学院,北京 100084
  • 2. 清华大学航空发动机研究院,北京 100084
  • 3. 清华大学车辆与运载学院,北京 100084;清华大学航空发动机研究院,北京 100084
  • 折叠

摘要

为了实现对喘振流动现象的准确、快速预测,提出了一种基于三维体积力模型的离心压气机喘振预测方法,并在一款跨声速离心压气机上进行了应用,对以叶轮进口叶尖"回流泡"、喘振中的旋转失速,以及蜗壳诱发的非对称流动为代表的典型喘振流场结构进行了捕捉.通过与经试验校核的全三维非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方法进行对比表明:本文提出的离心压气机喘振预测方法,针对主要喘振流动特征的预测具备与全三维URANS方法相当的能力,同时计算时间约为全三维URANS方法的1/20.

Abstract

To predict the three-dimensional and unsteady flow features of surge accurately and efficiently,a method of surge simulation for centrifugal compressors based on the three-dimensional body-force model was proposed.The method was further validated on a transonic centrifugal compressor.Typical flow field features like the development of the recirculation bubble at the impeller inlet tip,the existence of rotating stall during surge,and volute-induced asymmetry were captured.By comparing against the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(URANS)results(validated by the experimental results),it can be shown that the proposed method is capable of predicting key features of surge,with the calculation time about 1/20 of the URANS method.

关键词

离心压气机/喘振/体积力模型/模拟方法/非定常雷诺平均Navier-Stokes方法

Key words

centrifugal compressor/surge/body-force model/modeling method/unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes method

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基金项目

国家科技重大专项(2017-Ⅱ-0004-0016)

国家科技重大专项(J2019-Ⅰ-0011)

出版年

2024
航空动力学报
中国航空学会

航空动力学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.59
ISSN:1000-8055
参考文献量18
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