PIV Measurement of Shock Waves in a Transonic Centrifugal Compressor

跨音速离心压缩机中冲击波的 PIV 测量

基本信息

  • 批准号:
    11650178
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In a single-stage high-pressure-ratio centrifugal compressor, the velocity relative to the impeller and to the diffuser usually exceeds the velocity of sound. That is, generation of shock wave is unavoidable. The objectives of the present study are to measure the flow including the shock wave in the impeller inlet or between diffuser cascade vanes using a double-pulse Particle Image Velocimetry (PIV) and to clarify the relationship between the intensity of shock wave and the flow rate. A conditional sampling technique is applied to get a relative position between a rotating impeller and stationary vanes, and then an instantaneous structure of shock wave is discussed. Furthermore, a temporal change in shock wave structure will be discussed with stall or surging.(1) PIV diagnostics using a small wind-tunnel, simulating an impeller blade passage or a diffuser intervanes, was constructed. The minimum time interval of 1 μs and the maximum velocity of 55 m/s were established.(2) A laser light sheet projector was designed for sensing of submicron particles.(3) PIV measurement at the impeller inlet was succeeded, where the maximum absolute velocity was about 92 m/s. There is not enough data to discuss details yet, but a velocity vector map indicated the existence of a shock wave.(4) Many know-hows are accumulated on a laser-sheet lighting, a particle seeding, a laser pulse interval, a technique to determine the location of impeller blades and so on.(5) A detailed measurement of pressure field between cascade diffuser vanes was carried out. The system to create the structure of unsteady pressure field including shock waves due to rotor-stator interaction was constructed.
在单级高压比离心压缩机中,相对于叶轮和扩压器的速度通常超过声速。也就是说,冲击波的产生是不可避免的。本研究的目的是使用双脉冲粒子图像测速技术(PIV)测量叶轮进口或扩压器叶栅叶片之间的流动,包括激波,并澄清激波的强度与流量之间的关系。应用条件采样技术,得到了旋转叶轮与静叶的相对位置,进而讨论了激波的瞬时结构。此外,还将讨论失速或喘振时激波结构的时间变化. (1)PIV诊断使用一个小的风洞,模拟叶轮叶片通道或扩压器intervanes,构建。确定了最小时间间隔为1 μs,最大速度为55 m/s。(2)设计了一种用于亚微米粒子传感的激光片光投影仪。(3)在叶轮进口处进行了PIV测量,最大绝对速度约为92 m/s。目前还没有足够的数据来讨论细节,但速度矢量图表明冲击波的存在。(4)在激光片照明、粒子播种、激光脉冲间隔、确定叶轮叶片位置的技术等方面积累了许多技术诀窍。(5)对叶栅扩压器叶片间的压力场进行了详细的测量。建立了一套用于生成包含激波的非定常压力场结构的系统。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
速水洋: "ウェーブレット変換を用いた遷音速遠心圧縮機サージ限界圧力波形解析"(財)生産科学研究奨励会年次報告. 24-28 (2000)
Hiroshi Hayami:“使用小波变换的跨音速离心式压缩机的喘振极限压力波形分析”日本生产科学振兴会年报24-28(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hayami,H., Fukuuchi,S.: "Pressure Fluctuation in Process to Stall in a Transonic Centrifugal Compressor"Proceedings of The 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. 1-6 (1999)
Hayami,H.、Fukuuchi,S.:“跨音速离心压缩机失速过程中的压力波动”第三届 ASME/JSME 联合流体工程会议论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hayami,H., Aramaki,S.: "Application of PIV to Rotating Fluid Flows"Proceedings of '99 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry. 90-91 (1999)
Hayami,H., Aramaki,S.:“PIV 在旋转流体流动中的应用”99 年韩日粒子图像测速联合研讨会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
速水洋: "マイクロEFDと流体機械流れ制御"日本機械学会マイクロEFD調査研究分科会成果報告書. 116-132 (2000)
Hiroshi Hayami:“微型 EFD 和流体机械流量控制”日本机械工程师学会微型 EFD 研究小组委员会结果报告 116-132 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
速水洋: "遷音速遠心羽根車"日本機械学会研究協力部会 RC159 流れの実験・解析ハイブリッド処理研究分科会 研究報告書. 10-11 (2000)
Hiroshi Hayami:《跨音速离心叶轮》日本机械工程学会研究合作小组委员会RC159流动实验和分析混合加工研究小组委员会研究报告10-11(2000)。
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