增压连续式跨声速风洞的防喘振措施———直接放空的研究

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1、第15卷第3期流体力学实验与测量Vol.15No.32001年09月ExperimentsandMeasurementsinFluidMechanicsSep.，2001════════════════════════════════════════════════════文章编号：1007-312（42001）03-0024-06增压连续式跨声速风洞的防喘振措施———直接放空的研究李一滨，乔志德（西北工业大学翼型研究中心，陕西西安710072）摘要：安全、可靠的防喘振措施是保证增压连续式跨声速风洞安全运行的重要条件之一。直接放

2、空作为防喘振措施的可行性得以讨论。在建立一个考虑压缩机和风洞回路相互影响数学模型的基础上，通过数值仿真，分析了直接放空对风洞和压缩机的影响。结果表明：对于增压连续式跨声速风洞，直接放空只是带来风洞工作点一个短暂的过渡过程，不能有效地使工作点脱离喘振区。关键词：风洞；喘振；数值分析中图分类号：V211.71文献标识码：AThestudyoftheapplicationofexhaustingtopreventsurginginpressurizedcontinuoustransonicwindtunnelLIYi-bin，QIAO

3、Zhi-de（NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China）Abstract：Asafetyandeffectivemethodtopreventsurginginthepressurizedcontinoustran-sonicwindtunnelisdemanded.Thepossibilityofapplicationofexhaustingtopreventsurg-ingisstudied.Basedonamathematicalmodelofpressur

4、izedcontinuoustransonicwindtun-nel，theeffectsofexhaustingonwindtunnelandcompressorarestudied.Thenumericalsolu-tionsandanalysisrevealthatatransitorydisturbedprocessisintroducedbytheapplicationofexhausting，aftertheprocesstheworkingpointofwindtunnelandcompressorisnotshi

5、ftedfromsurging.Keywords：windtunnel；surge；numericalanalysis0引言增压连续式跨声速风洞在我国尚无先例，它的建设将大大增强航空事业的基础研收稿日期：2000-07-31基金项目：国家航空基金资助项目（98CB0507）作者简介：李一滨（1968-），男，陕西西安市人，西北工业大学翼型中心副教授.第3期李一滨等：增压连续式跨声速风洞的防喘振措施———直接放空的研究25究。作为增压连续式跨声速风洞中的关键设备压缩机，由于其本身固有的特性，在与风洞联合工作时可能处于不稳定工作区—

6、——喘振区。喘振是指气流脉动地沿压缩机轴向传播，进入压缩机的气体流量在每一个截面上随时间变化，是包括管网系统的气流振荡现象。喘振的发生会使压缩机振动增大、温度升［1，2］高、转速不稳。在喘振状态下工作时间稍长，会发生毁机等恶性事故。因此在增压连续式跨声速风洞中，防喘振措施是风洞安全运行的必要条件。喘振的发生不仅和压缩机本身有关，并且和与之相连的整个气体回路系统有关，喘振包括压缩机和空气回路的整个系统的不稳定工况，是由压缩机和风洞空气回路联合工［3］作性能所确定的。增压连续式跨声速风洞作为一种实验设备工况范围变化大，要求能在M=0

7、.3～1.2之间运行，其某些工作点还可能处在压缩机的喘振区内（尤其在使用二喉道时）。因此有必要研究适宜于风洞的防喘振措施，并且必须将压缩机与风洞空气回［4，5］路做为一个系统来研究。［6］直接放空作为防喘振措施是工业应用中较普遍的方法。本文在建立一个考虑压缩机工作特性和风洞气动回路特性二者之间相互影响的数学模型的基础上，通过数值仿真及分析，讨论了该方法在增压连续式跨声速风洞中应用的适宜性。1增压连续式风洞与压缩机联合工作数学模型及求解1.1增压连续式风洞与压缩机联合工作数学模型对于风洞中的压缩机，工作在风洞这个气体回路体系中，与

8、一般压缩机应用的最大的不同在于：一方面压缩机提供了风洞运行所需的压缩比，另一方面风洞提供了在一定M数下，为压缩机所能供给的流量，而风洞流量的大小又决定了压缩机所能提供的压缩比大小，这样风洞与压缩机二者形成一个闭环回路，一个相互耦合、作用的过程。因此讨［7］论风洞