Boundary layer controlin transonic compressor flows

• Autorzy: Ziegler B.

Warianty tytułu

PL

Kontrola warstwy przyściennej w sprężarkach transonicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a novel concept for coupled boundary layer control in transonic axial compressors. Proposed control scheme utilizes two steady active methods and couples them creating compact and in principle passive boundary layer control method. Both presented methods (steady suction and steady tangential blowing) are known since many years. In this article they are presented in the context of coupling them on two neighbouring stages. Presented analysis shows that the proposed solution allows for very high stage loadings and pressure ratios. The concept is presented on the set of transonic cascades, where it shows to prevent separation in regions of high adverse pressure gradients (associated both with occurrence of shockwaves and high aerodynamic loading).

PL

W artykule zaprezentowano nowatorską koncepcję sprzężonej kontroli warstwy przyściennej w transonicznych sprężarkach osiowych. Koncepcja ta jest oparta na dwóch znanych metodach aktywnych (stacjonarnym odsysaniu i stycznym nadmuchu), z których utworzono pasywną metodę kontroli warstwy przyściennej. Metoda ta polega na wykorzystaniu strumienia odsysanego z jednego stopnia sprężarki wielostopniowej jako źródła nadmuchu na stopniu poprzednim. Analiza wykazała, że proponowane rozwiązanie pozwala osiągać duże obciążenia i duży spręż stopnia sprężarki osiowej. Koncepcję zaprezentowano na przykładzie przepływów przez dwie transoniczne palisady sprężarkowe – kontrola warstwy przyściennej zapobiega separacji przepływu (zarówno indukowanego faląuderzeniową, jak i związanego ze znacznym obciążeniem aerodynamicznym).

Słowa kluczowe

EN

transonic flows; compressors; boundary layer control

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Journal of Mechanical and Transport Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 67, No. 3
• Strony: 53--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziegler B.

• Chair of Thermal Engineering, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Apsley D.D., Leschziner M.A., Advanced Turbulence Modelling of Separated Flow in a Diffuser Flow, Turbulence and Combustion, 1999, vol. 63, D01:10.1023/A:1009930107544.
• [2] Bogar T.J., Sajben M., Kroutil J.C., Characteristic Frequencies of Transonic Diffuser Flow Oscillations, AIAA Journal, 1983, vol. 21, no. 9, p. 1232-1240.
• [3] Colombo E. et al., Investigations on axial compressor cascades with aspiration on blades and hub, in: European Workshop on New Aero Engine Concepts, Munich 2010.
• [4] Dussauge J. et al., Unsteadiness in shock wave boundary layer interactions with separation, Aerospace Science and Technology, 2006, vol. 10, DOI: 10.1016/j.ast.2005.09.006.
• [5] Fluent documentation at http://aerojet.engr.ucdavis.edu/fluenthelp (accesed: 27.02.2015).
• [6] Kerrebrock J., Final Technical Report on AFOSR Grant F49620-98-1-0493 entitled Research and Development on Aspirated Compressors, Cambridge, Gas Turbine Laboratory Department of Aeronautics and Astronautics MIT, 2003.
• [7] Menter F. R., Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications, AIAA Journal, 1994, vol. 32, no. 8, p. 1598-1605. DOI, 10.2514/3.12149.
• [8] Merchant A. et al., Experimental Investigation of a High Pressure Ratio Aspirated Fan Stage, ASME Journal of Turbomachinery, 2005, 127(1), p. 43-51 DOI, 10.1115/1.1812323.
• [9] Seddon J., The Flow Produced by Interaction of a Turbulent Boundary Layer with a Normal Shock Wave of Strength Sufficient to Cause Separation, UK Aeronautical Research Council Reports and Memoranda No. 3502, London 1967.
• [10] Yoder D., Sajben Transonic Diffuser: Study #2, Ohio, NASA Glenn Research Centre, 2008,http://www.grc.nasa.gov/WWW/wind/valid/transdif/transdif02/transdif02.html (accessed: 27.02.2015).
• [11] Ziegler B., Transonic axial compressor active boundary layer control concept and its evaluation, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, 2014, 290, Mechanika, 86.