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摘要
高速高压(HSHP)比的压气机喘振是气体瞬间丧失压缩能力并伴随有气流反流现象。它通常存在于动态型涡轮压气机中,特别是现代航空发动机中的轴流式压气机。按照牛顿运动定律,改变任何物体运动的状态都需要力的作用。那么可以引起像喘振这样剧烈流体运动的力是什么?究竟是什么触发了它的发生以及如何量化瞬态喘振现象?本文试图回答这些问题,并讨论在瞬态阶段从旋转失速到喘振的动力学。人们普遍接受的观点是,不管是低速或高速压气机,旋转尖峰或旋失速可以引发喘振。Greitzer模型是当今最好的动态喘振模型。然而,它没有包含喘振初期的瞬态特性中的关键要素:及极短的持续时间(毫秒量级)和在喘振周期中反流阶段实验观察到的从后面级向进口移动的激波存在。本文采用间接方法,即通过使用经典激波管的类比来解决从失速到喘振的瞬态动力学问题。该关联是基于观察到的叶栅单元内部的突然气流降低触发失速和喘振这个事实。类比推理表明,喘振起始会同时产生一对非线性压缩波和膨胀波(CW&EW)以及诱生反向气体流动(IRFF)。瞬时流动反转的动力是向上游传播的压缩波推力和向下游传播的膨胀波拉力的协同作用。然后将分析结果与先前研究人员的实验结果进行比较,并得出结论:使用激波管理论,喘振激波和逆流(IRFF)的强度可以从已知的喘振前工况和喘振路径来估算。所提供的方法可以作为一种教学工具,用于理解从失速到喘振的瞬态过程中的物理现象,并为设计人员提供一种简单计算方法,或为未来更精确的CFD全面喘振建模提供洞察力(物理直观)。
