压缩机的喘振与失速译文第3章DOCWord文档格式.docx

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它随质量流量减少且不管旋转失速的转变以及在失速单元数目上的改变而渐进地增加。

两种参考书上出现作为流量系数函数的阻塞数据。

这两组数据绘制在图3.1上。

这幅图表示关于Fabri和Siestrunck（1957）文献中的峰值压力增量点以及关于Rockett（1959）文献中的峰值压力增量的范围。

Fabri和Siestrunck采用的数据是在低于峰值压力增量处流动的流量。

Rockett（1959）文献中的数据是选自失速的初始点。

当压缩机仍然处于峰值压力增量处时，阻塞增加大约20％是非常显著的。

在失速起始处阻塞上存在激增也是显著的。

当流量系数为0.55时，在大约8％的阻塞处存在直接的升高，在这之后阻塞线性地改变。

如果在失速流动的范围上，在非阻塞区域内的轴向速度是常数，在阻塞上的变化将是线性的。

这是通过短划线截取在100％的阻塞处的纵轴和在流量系数为0.55的横坐标来表示。

在质量流量微小的改变下，阻塞上出现急剧增加意味着当失速开始时轴向速度必须增加。

作者指出在非常低的流量下，热线数据表示在大的单个失速单元上的强回流的局部区域。

这将给出一个低于用常数的轴向速度线表示的阻塞值。

然而这个区域依然代表了来流的阻力，而且仍然能把阻塞作为是有效的。

阻塞模型可以通过从Rockett（1959）文献中的数据基础上明确的表达。

图3.2表示从试验或者从设计者的电脑模型中得到性能特性线。

在峰值压力增量处，假设阻塞增加8％。

然后使阻塞线性增加到零流量。

在两组数据（Fabri和Siestrunck[1957]和Rockett[1959]）的基础之上使用线性增加。

完全基于Rockett的数据之上的是8％初始阻塞的假设。

对于渐进失速的性能特性是可适用的。

看上去没有数据适用于突变失速特性。

3.2.2单元数目

渐进失速的研究试验表示当质量流量从失速起始处的流动减少时单元数目的趋势。

最初形成一到三个单元。

当质量流量减少时，单元数量增加。

当流量进一步减少时，单元数目减少，并且最终只有一个大的失速单元。

虽然对于这种趋势是异常的，但是基本上，对于单元数目以及其后的单元特性是一种趋势。

表示在图3.3上的试验结果是选自以个别基准在单块上单元累加形成的数据。

针对在由热线探针探测到的单元数目之上的流量系数范围，根据每个基准来绘制单元数目。

大多数完整的数据组是来自Rockett的研究。

类似的趋势参考Graham和Prian（1953），并且存在除了Graham和Prian（1954）的各种其他参考文献所支持的数据集。

Huppert等人（1952）文献中的数据表示在低流量系数下的5单元失速模式，其一般的趋势是逼近1单元或者通常为非稳定流动的区域（零单元数目）。

Graham和Prian的1954年数据表示只有6单元和8单元的失速模式。

对于这些单元数目小范围的流量系数表示可能的非稳定流动。

除了Rockett的几乎所有的参考文献表示失速的顺翼展方向的程度。

整体范围的和局部范围的模式标注在图上。

如果边界放置在大多数数据位于的区域附近，那么单元数目的分布可以通过如图3.4所示的来标识。

这幅图表示在图3.3上试验数据的编制。

初始的旋转失速的信息有1到3个单元。

当质量流量减少时，存在转变到4或5个单元。

数目可能牢固地确定或者可能是基本的4单元模式带有短时间的5单元模式的信息。

在低的质量流量时，存在确切减少单元数量的趋势。

虽然最终只剩下一个单元，但是这是如图3.1所示的非常大的单元。

当逼近零流量时，单个单元消失，并且剩下一般不稳定的状态。

在图3.4上也表示了整体范围和局部范围的失速。

这个范围表示在接近流量系数为0.3处的重叠。

只有Rockett（1959）没有表示叶片跨距的有效距离。

图3.5表示在采用各种参考资料的不同单元数目值下，流量系数平均范围的直方图。

注明由于单元数目从1到3，所以局部范围失速比较小。

虽然对于Rockett的4单元模式表示没有局部范围失速，但是Graham和Prian（1953）表示了一个5单元决不范围失速结构。

对于当单元数目增加时，局部范围的流动距离增加是一般趋势。

这反映的事实是在已经建立旋转失速之后，当流量减少时单元数目快速从1变化到5，并且局部范围失速转变为整体范围失速。

这章表示主要的整体范围的单元数目构成是1，3和4。

两单元构成不是如图3.3所示的为主要的。

图3.3，3.4和3.5没有提供一组相关数据来预测单元的数目。

只是表示单元数目可能存在于在不同流量系数的范围之上。

对于鉴别局部范围或整体范围的覆盖度一样是正确的。

目前，没有试验证据导致失速单元数目或局部范围和整体范围覆盖度的预测。

3.2.3单元传播速度

七种参考资料的数据被编制来描述传播速度随失速结构和压缩机运行条件的变化。

然而个别的存在不同的参考资料似乎是给出了相矛盾的结果。

Huppert等人（1952）文献中的数据表示当单元数目增加时传播速度增加。

Graham和Prian（1953）文献中的数据表示虽然传播速度随单元数目有非常小的变化，但是当失速结构从局部范围变化到整体范围时存在重要的增加。

Rockett（1959）文献中的数据表示当流量系数减小时传播速度增加。

Fabri和Siestrunck（1957）文献中表示随流量系数存在非常小的变化。

如果所有数据编制在同一个小块上，根据这些数据可以绘制出一些合理的图形。

图3.6表示作为转子旋转速度比的失速单元绝对的传播速度的变化。

这幅图表示作为流量系数函数的失速转速的绘制。

注解的第一个观测是数据的分组。

数据集1是包括1和2单元的分组。

数据集2包括了从1到5的单元数目范围。

第三组只有四个点，并且在这个数据集上没有1或的单元数目。

在转速比为0.82时，根据Lewis等人（1954）文献中存在一个孤立的3单元点。

数据集1和2表示当流量系数减少时传播速度缓慢的增加。

在数据集1上除了在流量系数为0.3附近有数据的散射外，其他的变化完全是线性的。

因为在图3.1上的阻塞随流量减少而线性增加，这可能得出传播速度随环面阻塞而线性增加。

在数据集1和2上包含了主要的数据点。

作为选用的一组，将会得到传播速度随流量减少而线性变化，并且这些值是位于1和2组的边界之内。

然而在接近的检验之上，存在如果分离点是由确定的单元数目组构成，则能绘制出一幅清晰的图片。

图3.7表示传播速度数据在下面的图上绘制的是1和2个失速单元的组，而在上面的图上绘制的是3、4和5个失速单元组。

下方的图表示在大约为转子转速的40％时开始的Rockett（1959）文献中的数据。

当流量减少时，数据增大到45％，在一定的流量范围内仍然保持这个值，然后急剧增加到为0.6的值或更高。

短划线表示从一个传播速度级到下一个级的变化趋势。

Tysl等人（1955）文献中的数据碰巧发生在这些建议的转变区域内。

这些建议趋势的理论基础表示在图3.3上，图表示对于局部范围和整体范围的失速区域。

在图3.3上的数据的编辑暗示了在高流量的Rockett的数据点可能进入局部范围失速，并且当流量减少时，存在一个到整体范围失速的转变。

不幸的是，不仅Fabri和Siestrunck的数据而且Rockett的都没有表示失速结构是否是整体范围的或局部范围的。

在图3.7的上面的图中，在通过短划线定义的带状区域内几乎包括了关于单元数目为3，4和5的所有数据点。

对于Graham和Prian（1953）文献中两个失速转速的低值是局部范围的失速数据。

实线连接的点是在0.3和0.4的流量系数下，关于Huppert等人（1952）文献中的数据，这也是局部范围的失速数据。

所有其他根据Graham和Prian（1953）以及Huppert等人（1952）文献中的数据得到的阴影点是整体范围的失速点。

这些数据集借给说明的稳定性在下面关于有1和2个失速单元的结构的图中给出了一定的趋势。

3.3离心压缩机

在离心压缩机中旋转失速的复杂性使得假设的任何广义相关具有挑战性。

图2.115，2.116，2.117，2.135和2.138表示在相对于频率和单元数目的确定数据集之中的相互关系。

然而由于趋势是几何关系的，且低速实验结果可能没有应用在发动机运行时的相关叶轮末端转速处，所有一般化是不可能的。

甚至对于一个给定的几何形状，单元数目随末端转速变化，并且有些单元数目时瞬时的。

而且对于流量系数，离心压缩机集体需要相关的单元特征和几何形状。

阻塞需要被证明以及包含在数据显示内。

另一方面，确定的趋势是从当前的数据库开始演变。

表3-1表示在第2章中出现的结果总表。

这个表表示从不同参考文献中获得的单元数目以及单元转速。

叶轮试验结果表示单元数目在相对于叶轮旋转方向移动时能从1到2单元变化，且在叶轮旋转方向上移动时为1－5单元。

无叶扩压器的失速总是在叶轮旋转方向上，且单元数目从1变化到4。

叶片扩压器的失速似乎总是在叶轮方向上移动；

当移动在相对于叶轮旋转方向时，失速实际上可能是转子失速或是转子驱使的扩压器失速。

单元数目从1变化到7，并且在这个范围之上，高数目的出现是瞬时的而低数目的出现是建立在旋转失速基础上的。

3.4结语

对于单元数目和传播速度表示的这些信息显示了由两种压缩机类型的数据给出的趋势。

这些数据集合不能展现怎样通过预测单元数目来要求什么时候旋转失速开始，并且这些数据又不能表示在轴流压缩机里怎样来预测失速结构是否属于局部范围或整体范围。

如果对于轴流压缩机能预测这两种特征，则从图3.7上可以估算传播速度，从图3.1上估计单元的宽度。

作为一个可供选择的方案，第6章包括了理论上企图来预测失速特性以及更好理解失速的动力学。

然而在讨论这个分析工作之前，第4章包括了喘振的主题，然后在第5章中讨论的是在多级机械上的失速和喘振的影响。

致谢

Figure3.1isbasedonafigurefromRockett,J.A.,“ModulationPhenomenainStallPropagation,”TransactionsoftheASME-JournalofBasicEngineering,September1959,pp.417-425,andisusedwithpermissionofTheAmericanSocietyofMechanicalEngineers.

参考文献

Fabri，J．，andSiestrunck，R．，“RotatingStallinAxialFlowCompressors,”JournaloftheAeronauticalSciences,November1957,pp.805-812,820.

Graham,R.W.,andPrian，V.D.,“ExperimentalandTheoreticalInvestigationofRotating-StallCharacteristicsofSingle-StageAxial-FlowCompressorwithHub-TipRatioof0.76,”NACARME53I09,1953.

Graham,R.W.,andPrian，V.D.,“RotatingStallInvestigationof0.72Hub-TipRatioSingle-StageCompressor,”NACARME53L17a,1954.

Huppert,M.C.,Johnson,D.F.,andCostilow,E.L.,“PreliminaryInvestigationofCompressorBladeVibrationExcitedbyRotatingStall,”NACARME52J15,December1952.

Lewis,G.W.,Jr.,Schwenk,F.C.,andSerovy,G.K.,“ExperimentalInvestigationofaTransonicAxial-FlowCompressorRotorwithDouble-Circular-ArcAirfoilBladeSections.I-Design,Over-AllPerformance,andStallCharacteristics,”NACARME53L21a,1954.

Rockett,J.A.,“ModulationPhenomenainStallPropagation,”TransactionsoftheASME-JournalofBasicEngineering,September1959,pp.417-425.

Tysl,E.R.,Schwenk,F.C.,andWatkins,T.B.,“ExperimentalInvestigationofaTransonicCompressorRotorwitha1.5-inchChordLengthandanAspectRatioof3.0.I-Design,Over-AllPerformance,andRotatingStallCharacteristics,”NACARME54L31,March1955.