压气机变进口导叶角度的进气噪声特性研究

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调节进口导叶角度(Inlet Guide Vane,IGV)是常见的压气机流量控制方法。进口导叶角度的变化会导致在相同转速下压气机动叶进气气流速度方向和大小都发生变化,进而影响压气机的运行性能和辐射噪声。因此,对变进口导叶角度下的压气机流场和进气噪声特性进行深入研究,具有重要的意义。本文以1.5级跨音速轴流压气机计算模型为基础,基于非线性谐波非定常计算方法开展多转速、变进口导叶角度的流场数值模拟,基于大量的仿真结果,从动叶叶道流动、动叶叶顶间隙流、动静干涉流场和叶片表面载荷等角度详细研究压气机流动特性,结果表明:当进口导叶负向偏转时,压气机进气流量增大,动叶叶道内压力面高压区和吸力面低压区扩张挤压动叶前缘分离流,并且在较大的导叶角度偏转形成的跨音速工况下,压气机动叶弦长方向表面压力出现较大波动。本文开展不同进口导叶角度下的压气机进气噪声系列试验,对不同进口导叶角度下的进排气压力级、进气噪声倍频(Blade Passing Frequency,BPF)关系、进气噪声图谱和叶顶间隙流场进行了系统地研究,结果表明:随着进口导叶角度负向增大,进气噪声压力级增大,进气噪声低倍频逐渐占优;进气噪声图谱中主要包含宽频噪声、非同步离散噪声和激波噪声,其分别是由于动静干涉、低流量状态下动叶叶顶间隙涡的迁移和跨音速激波造成。
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