Prediction of acoustic resonance in a multistage high-speed axial compressor

多级高速轴流压缩机中声共振的预测

基本信息

项目摘要

Economic and regulatory requirements for high operational flexibility of jet engines and power plants lead to more frequent off-design operation of turbomachinery components. Regarding operating stability, the compressor constitutes the most critical and challenging component in these turbomachines. Besides the well-known and intensely investigated aerodynamic instabilities of surge, rotating stall, and rotating instability, high pressure fluctuations have been identified as acoustic resonance in high-speed and high-pressure axial compressors at specific off-design operating points. Recent research shows that acoustic resonance can excite mechanical vibrations, which might result in severe blade damage or immediately fatal structural failure. In addition, research shows that acoustic resonances can shift the stability limit to higher mass flow rates by triggering rotating stall and surge. As several industrial producers of turbomachinery have experienced acoustic resonances there is considerable need for the understanding and characterization on the physical mechanism of this phenomenon for future design processes. First approaches by the applicant and his coworkers have led to two models to predict and characterize acoustic resonance, but data of these phenomena have rarely been reported in open literature. Therefore, validation of these models is necessary. To this end, improved physical understanding of the formation mechanism of the standing waves and of the excitation mechanisms is essential. The objective of the proposed project is to give further insights into the excitation mechanism and the resonance conditions in multi-stage axial compressors. Extensive simultaneous measurements of the tip leakage flow and the resonant acoustic field are carried out for the first time in a high-speed multistage axial compressor, which approximates realistic machine conditions. Based on the highly accurate measurements and numerical simulations, validation and calibration of the prediction models will be performed, which will lead to an approach to predict the occurrence of acoustic resonance.
对喷气发动机和发电厂高运营灵活性的经济和监管要求导致涡轮机械组件的外部设计更频繁。关于操作稳定性,压缩机构成了这些涡轮机中最关键和最具挑战性的组成部分。除了众所周知且经过深入研究的潮流,旋转摊位和旋转不稳定性的空气动力学不稳定性外,在特定的外部设计工作点上,在高速和高压轴向压缩机中,高压波动被确定为高速和高压轴向压缩机中的声音共振。最近的研究表明,声共振可以激发机械振动,这可能会导致严重的刀片损伤或立即致命的结构性衰竭。此外,研究表明,声音共振可以通过触发旋转失速和激增来将稳定性限制转移到更高的质量流速。由于涡轮机械的几个工业生产者经历了声音共振,因此需要对这种现象的物理机理的理解和表征,以实现未来的设计过程。申请人及其同事的首先方法导致了两个模型来预测和表征声学共振,但是在开放文献中很少报道这些现象的数据。因此,必须验证这些模型。为此,必须改善对驻波和激发机制的形成机制的物理理解。拟议项目的目的是进一步了解多阶段轴向压缩机中的激发机制和共振条件。在高速多级轴向压缩机中,首次对尖端泄漏流和谐振的声场进行了广泛的同时测量,该测量值近似于现实的机器条件。基于高度准确的测量和数值模拟,将对预测模型进行验证和校准,这将导致预测声学共振发生的方法。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Jörg Seume其他文献

Professor Dr.-Ing. Jörg Seume的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Jörg Seume', 18)}}的其他基金

Riblets für Verdichterschaufeln - Modellierung des Verlustverhaltens anisotroper Oberflächenstrukturen in Turbomaschinenströmungen
压缩机叶片的肋条 - 模拟涡轮机械流动中各向异性表面结构的损失行为
  • 批准号:
    201692373
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants (Transfer Project)
Numerical Analysis of Sensitivities of Anterior Core Engine Noise Evolution and Reduction
前核心发动机噪声演变和降低灵敏度的数值分析
  • 批准号:
    201157238
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Auslegung eines neuen Rotors zur Nutzung des Umlenkungspotentials eines Strahlklappen-Stators, experimenteller Nachweis einer Arbeitsbereichserweiterung im Verdichterkennfeld sowie Untersuchung des Einflusses der aktiven Strömungsbeeinflussung auf die Sei
利用喷气襟翼定子的偏转势设计新转子,压缩机图中工作范围扩展的实验证明以及主动流量控制对 SEI 影响的研究
  • 批准号:
    35572040
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Entwicklung von Fertigungsverfahren zur lokalen Strukturierung, Charakterisierung der Oberflächen und experimentelle Bewertung der Verlustminderung, Untersuchung des Verschmutzungsverhaltens, Vorbereitung der Übertragung auf 3-D Verdichterprofile, Untersu
开发局部结构制造工艺、表面表征和损失减少实验评估、污染行为调查、准备传输到 3-D 压缩机轮廓、调查
  • 批准号:
    36924819
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Diagnostik und Verlaufskontrolle von Lungenerkrankungen anhand exhalierter Aerosole (Untersuchung der Aerosolentstehung im Exhalat)
利用呼出气溶胶对肺部疾病进行诊断和随访(检查呼气中气溶胶的形成)
  • 批准号:
    34528459
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Untersuchung des Verlustverhaltens
损失行为研究
  • 批准号:
    5432376
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Investigation of swirling flow for efficiency increase in axial turbine diffusers
旋流流提高轴流式涡轮扩压器效率的研究
  • 批准号:
    5398276
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Investigation of Background Oriented Schlieren (BOS) towards a quantitative density measurement system
针对定量密度测量系统的背景定向纹影 (BOS) 的研究
  • 批准号:
    5407827
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Aeroacoustic Scaling of a Compressor Stator Blade Row
压缩机定子叶片排的气动声学缩放
  • 批准号:
    468455167
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

多级结构纳米纤维基声学传感材料的构筑及其耦合谐振行为研究
  • 批准号:
    52103063
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    24.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多级结构纳米纤维基声学传感材料的构筑及其耦合谐振行为研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于能陷型简并声学谐振模式的新型微质量传感器的研究
  • 批准号:
    11974252
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多频谱声学成像机理与实验研究
  • 批准号:
    11504282
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
柔性布拉格反射层的声学特性研究
  • 批准号:
    61471086
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Improvement of prediction method of acoustic resonance in boiler tube banks using feedback model of vortex intensity
利用涡强度反馈模型改进锅炉管束声共振预测方法
  • 批准号:
    17K06232
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Study on Practical Prediction Method of Acoustic Resonance in Heat Exchanger Tube Bundles
换热器管束声共振实用预测方法研究
  • 批准号:
    15K05878
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Improvement of prediction method of acoustic resonance in tube banks of exhaust heat recovery boiler
余热锅炉管束声共振预测方法的改进
  • 批准号:
    26420178
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
STUDY ON PREDICTION METHOD OF ACOUSTIC RESONANCE IN HEAT EXCHANGER TUBE BUNDLES
换热器管束声共振预测方法研究
  • 批准号:
    23560270
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of MRI Techniques for Drug-Abuse Applications
药物滥用领域 MRI 技术的发展
  • 批准号:
    10267523
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了