Inter-stage coupled boundary layer control concept for transonic axial compressors
[ 1 ] Katedra Techniki Cieplnej, Wydział Inżynierii Transportu, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
[ 1 ] Katedra Techniki Cieplnej, Wydział Inżynierii Transportu, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
PL Koncepcja międzystopniowej kontroli warstwy przyściennej w transoniczych sprężarkach osiowych
angielski
- aircraft engines
- compressors
- boundary layer control
- CFD
- silniki lotnicze
- sprężarki
- kontrola warstwy przyściennej
- CFD
EN This thesis presents a conceptual method for extending aerodynamic limits of tran- sonic compressors by means of active boundary layer control. Active boundary layer control methods are not a new concept, and have been used successfully in transonic diffusers (like supersonic inlets of jet engines) and as enhancers of lifting surface performance (blown flaps). In flow compressors however, use of mentioned methods has been limited to few experimental machines. This work, presents a technical solution, and a compressor design philosophy, allowing for more feasible application of active boundary layer methods on a pair of compressor stages in a coupled manner, making it effectively a zero net-mass-flow rate, passive boundary layer control mechanism. To present the solution a two stage, transonic axial compressor design is carried out according to proposed design philosophy. Typical "simplify and conquer" approach of 2D meridional design with further quasi3D blade profile design is applied. RANS analysis is performed on the designed compressor with proposed coupled boundary layer control, in order to evaluate the concept.
PL Niniejsza praca, opisuje koncepcyjną metodę poszerzania limitów dopuszczalnych obciążeń aerodynamicznych przy użyciu metod aktywnej kontroli warstwy przyściennej. Metody aktywnej kontroli warstwy przyściennej nie są rozwiązaniem nowym i są z powodzeniem wykorzystywane w dyfuzorach transonicznych (np. lotniczych wlotach naddźwiękowych) oraz jako urządzenia do podnoszenia współczynnika siły nośnej (tzw. klapy strumieniowe). W sprężarkach przepływowych jednak, wykorzystanie tych metod ograniczało się do konstrukcji eksperymentalnych. Praca ta prezentuje rozwiązanie techniczne, oraz podejście projektowe, pozwalające na wprowadzenie aktywnej kontroli warstwy przyściennej, na dwóch stopniach sprężarki wielostopniowej w sposób sprzężony, efektywnie czyniący z dwóch aktywnych metod kontroli warstwy przyściennej jedną pasywną, o zerowym bilansie masowego natężenia przepływu. W celu zaprezentowania rozwiązania, zaprojektowano zgodnie z proponowanym podejściem dwustopniową transoniczną sprężarkę osiową. Zastosowano typowe podejście „uprość i rozwiąż” zaczynając od dwuwymiarowego projektu przepływu osiowosymetrycznego, i późniejszego projektu geometrii profili łopatkowych w oparciu o przepływ quasi-trójwymiarowy. Zaprojektowaną sprężarkę z kontrolą warstwy przyściennej poddano następnie numerycznej analizie przepływowej typu RANS w celu ewaluacji konceptu.
192
nauki inżynieryjne i techniczne
budowa i eksploatacja maszyn
DrOIN 1933
publiczny
Artur Maciąg
Kielce, Polska
05.11.2018
polski
publiczny
Janusz Zmywaczyk
Warszawa, Polska
12.11.2018
polski
publiczny
rozprawa doktorska
Poznań, Polska
05.12.2018
Rada Wydziału Inżynierii Transportu Politechniki Poznańskiej
doktor nauk technicznych w dyscyplinie: budowa i eksploatacja maszyn