涡轴发动机压气机流场动态压力测量与分析

摘要

压气机是航空发动机的核心部件之一，深入研究压气机内流场非定常流动，对进一步提高压气机效率是非常重要的。 本文采用试验研究的方法对压气机内流场非定常流动进行研究。文中对组成动态压力测量系统的动态压力传感器、信号调理器、数据采集与处理系统等的选取进行了详细的介绍,研制了两种用于压气机流场测量的微型高频压力复合探针，并详细论述了动态压力测量在涡轴发动机压气机流场测量中的两种典型应用研究情况。 本文首次对某涡轴发动机轴流压气机一级转子叶尖壁面动态压力进行了测量与分析。在转子叶尖机匣上放置Kulite微型高频动态压力传感器，通过调节压气机不同的工作状态，测量转子叶尖端壁动态压力分布，绘制转子叶尖壁面动态压力流动图谱，揭示了该压气机转子叶尖壁面动态压力分布特征，较为准确地捕获到转子叶尖激波发生位置与形状，以及进口导叶尾迹对转子进口流场的影响。 本文采用动态压力探针对某组合压气机轴流出口旋转失速进行了测量与分析。用三支微型高频压力复合探针作同样安装，沿周向不等间隔分布，按两支探针信号时差及信号频率推算失速团数与旋转频率。由于压气机失速信号的强随机性会实录波形图上量测两支探针信号时差及频率产生较大误差，本文采用互相关分析法确定信号时差，用谱分析法确定信号频率。测试分析结果表明，本文所采用的动态压力测量与分析方法可有效地获取压气机失速团个数、旋转频率等流动特征，对于研究失速、喘振发生及发展过程中非稳定流场非常有效。 本文的研究结果对研究其他旋转机械流场动态压力也有参考价值。