双排对转压气机叶顶泄漏流三维重构方法及其控制策略研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51376150
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The detailed characteristic of unsteady flow (wake shedding, clearance vortex, terminal area flow, etc.) in counter rotating compressor is substantially differentiated from the traditional compressor. This is one of the basic driving force of scientific research in turbomachinery.This project is targeting to understand the mechanism of flow instability and its control strategy for an axial dual-stage counter-rotating compressor. The present research will proceed with the unsteady tip leakage flow structure and its developing. Firstly, in order to mend the SPIV field gap, a new method based on the iteration of coupling the unsteady Navier-Stokes equations and SPIV velocity field is proposed. At the same time the unsteady pressure distribution of the SPIV region will also be obtained by this method.Secondly, with the hope to illustrate the unsteady features, reveal the originating mechanism, and explore the relation between the unsteady leakage flow and rotation stall, the three-dimensional unsteady flow structure of tip leakage with different tip clearance, axial space and rotation speed is captured by numerical and experimental ways.Finally, self-recruitment passages on the shroud of the two counter-rotating rotors will be built to study the effect of removal the tip leakage flow on flow structure in rotor passage and tip clearance. A new controlling technique of the counter-rotating compressor stability will be put forward on the base of the control model with the parameters of rotation speed, blade setting angle of inlet vane, mass flow rate of self-recruitment. The results will provide a new perspective which could further understanding and control the time-space development of tip clearance flow in counter rotating compressor,and might be the foundation of designing a compact, high efficiency and stable counter-rotating compressor.
对转压气机内部非定常流动细节(尾迹脱落、间隙涡、端区流动等)与传统的压气机内部流动有本质的区别,是基础科学研究的驱动力之一。本项目以试验研究和理论分析结合的方式,开展对转压气机间隙泄漏流三维重构方法及其调控策略研究。首先,通过实验测量与理论分析耦合迭代方式,发展一种对转压气机三维细观流动重构新方法;其次,以该方法为主要研究手段,捕捉对转压气机间隙泄漏流的径向迁移、轴向扩展和周向传播的三维时空结构变化规律,研究对转压气机叶顶间隙匹配、轴向间距以及转速匹配等因素对其间隙泄漏流的非定常特征影响机制;最后,研究叶顶间隙泄漏流抽吸/吹除技术(自引气)对上、下游转子通道及间隙泄漏流流动结构的影响效应,发展以转速匹配、"自引气"流量以及进口导叶调节角度等参数为变量的流动控制新模型。研究结果对深入认识并控制对转逆压条件下间隙流动时-空发展效应提供新视角,为设计高效、紧凑和宽裕度对转压气机提供研究基础。

结项摘要

对转压气机内部非定常流动细节与传统的压气机内部流动有本质的区别,是基础科学研究的驱动力之一。本项目以试验研究和理论分析结合的方式,开展对转压气机间隙泄漏流三维重构方法及其调控策略研究。主要研究内容和结果为:(1)开展基于自适应POD混合模型的全三维对转压气机流场分析及流动拟合方法研究,形成了基于正交基函数理论压缩系统复杂三维非定常流动的手段和方法。研究了对转压气机叶顶间隙流动特性,发现了对转压气机非定常性的主要诱发机制,获得了上下游转子波动频率存在较明显差异的重要现象;(2)针对动态压力传感器阵列海量非定常监测数据处理难题,发展了稀疏动态传感器构建叶顶动态压力分布的锁相均方根处理方法,形成了可工程实用的动态压力传感器阵列非定常信号处理手段。研究了对转涵道风扇悬停工况的动态地面效应,发现了风扇喷流动态特性与前后级转子间动-动非定常干涉效应有明显相关性,校验了和补充了Holste提出的动-动干涉轮辐模型。采用非定常数值分析手段研究了对转压气机内转子叶尖非定常流动,获取了其内部非定常流动产生的工况位置、频率特征,捕捉到了对转压气机间隙泄漏流的径向迁移、轴向扩展和周向传播的三维时空结构变化规律;(3)发展了一种三维可压缩稳定性数值模型和解析模型,提出了采用奇异值分解(SVD)法对模型矩阵进行求解,克服大型稀疏矩阵条件数巨大而带来的根植不稳定问题,应用该模型预测了NASA Rotor35和双排对转压气机失速流量工况点,证明了所发展的具有较高的预测精度;(4)以项目研究中对复杂流动机理的认识为基础,在国家留学基金项目资助下派一名学生赴Delft大学攻读博士学位,结合Delft理工大学Fokker F29 Propeller的研究工作,双方联合指导博士生开展基于流动控制的叶片优化设计方面的合作研究,联合发表了多篇高质量国际刊物论文,以项目为载体掌握了有关PIV测量技术以及“盲区修补技术”,为非接触光学测量在叶轮机械复杂流动诊断方面奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(0)
基于P OD方法的二维方柱低雷诺数绕流流场分析研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-2758.2014.04.028
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王掩刚;陈俊旭;先松川
  • 通讯作者:
    先松川
微型扑翼飞行器扑翼/尾翼气动干扰的数值研究
  • DOI:
    10.13224/j.cnki.jasp.2015.02.001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王掩刚;陈为雄;邓双厚;赵旭民
  • 通讯作者:
    赵旭民
Effect of inlet distortion on the performance of axial transonic contra-rotating compressor
进气道畸变对轴向跨音速对转压气机性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Proc IMechE Part G: J Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hanru Liu;Yangang Wang;Songchuan Xian;Wenbin Hu
  • 通讯作者:
    Wenbin Hu
An investigation of tip vortices unsteady interaction for Fokker 29 propeller with swirl recovery vane
带涡流回收叶片的福克29螺旋桨叶尖涡非定常相互作用研究
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2015.12.004
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Li Qingxi;Wang Yangang;G. Eitelberg
  • 通讯作者:
    G. Eitelberg
级环境下跨声速对转压气机优化设计研究
  • DOI:
    10.13675/j.cnki.tjjs.2017.02.014
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海童;王掩刚;先松川
  • 通讯作者:
    先松川

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其他文献

喷气流与栅后流场掺混与干扰效应的探讨,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《推进技术》
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王掩刚;刘波;曹志鹏
  • 通讯作者:
    曹志鹏
尾缘多孔结构流动控制影响的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘汉儒;王掩刚;张俊
  • 通讯作者:
    张俊
对转压气机变转速比失速类型试验研究
  • DOI:
    10.1007/978-3-030-12115-0_16
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王昊;薛飞;岳少原;王掩刚
  • 通讯作者:
    王掩刚
多级轴流压气机非定常流场数值分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报,Vol. 28, Suppl.1,pp125-128,2007年6月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王掩刚;刘波;管继伟;马昌友
  • 通讯作者:
    马昌友
跨声速压气机湿压缩性能及流动特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安利平;王掩刚;朱自环;王昊
  • 通讯作者:
    王昊

其他文献

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王掩刚的其他基金

基于稀疏动态传感器阵列的对转压气机失速流动辨识技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂几何约束条件下抽气控制激波非定常干涉机理研究
  • 批准号:
    50806061
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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