Experimental investigation of inlet guide vane-rotor interaction in a low speed axial flow compressor stage.

• Autorzy: Witkowski A. , Majkut M.

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne wzajemnego oddziaływania łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej z kołem wirnikowym osiowego niskoobrotowego stopnia sprężającego.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The two dimensional steady and unsteady flow field at midspan in a low speed axial compressor stage has been investigated experimentally, using two systems, based on totally different principles: a 2-sensor fast response straight ans 90 degrees triple split fiber probes (TSFP) and two dimensional LDA system with an emphasis on the interaction of the inlet guide vane (IGV) wake with the rotor flow field. To account for the uniformity of the rotor absolute inlet flow field, measurements has been made at eight tangential loacations in the absolute frame equally spaced over one IGV pitch. The time resolved investigation, done by TSFP and LDA allows to presenting velocity fields, flow angles and turbulence data at different IGV-rotor positions during one blade passing period. The velocity measurements are decomposed into a time averaged velocity, a periodic velocity component and a unresolved velocity component. Using two measurement systems, one being intrusive and the other non-intrusive, in the same complex flow field, gives the opportunity for a critical comparison of results and opens the view for further improvements. Averaging these results, enabled also comparison with the pneumatic five-hole probe measurement.

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne dwuwymiarowego ustalonego i nieustalonego pola przepływu, z zastosowaniem dwóch, działających na całkowicie różnej zasadzie, systemów pomiarowych: sondy termoanemometrycznej z trójrozdzieloną folią (TSFP) oraz dwuwymiarowego systemu pomiarowego z laserowym anemometrem dopplerowskim (LDA), w celu określenia wzajemnego oddziaływania łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej (IGV) na przepływ w kole wirnikowym. W celu wyznaczenia niejednorodnego pola prędkości na wlocie do koła wirnikowego pomiary prowadzone były w ośmiu położeniach obwodowych, równo rozmieszczonych wzdłuż jednej podziałki łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej. Badania prowadzone w kolejnych krokach czasowych, prowadzone z wykorzystaniem TSFP oraz LDA, umożliwiły określenie pola prędkości kątów przepływu oraz intensywności turbulencji w różnych wzajemnych położeniach IGV - koło wirnikowe w czasie przejścia jednej podziałki łopatek. Zmierzone prędkości zostały zdekomponowane do prędkości średniej, składowej periodycznej prędkości oraz składowej prędkości pulsacyjnej. Zastosowanie dwóch systemów pomiarowych, intrusywnego i nieintrusywnego, do pomiaru tego samego skomplikowanego przepływu, umożliwiło przeprowadzenie krytycznego porównania uzyskanych wyników. Uśrednienie uzyskanych wyników umożliwiło również ich porównanie z wynikami pomiarów, przeprowadzonych za pomocą pięciootworowej sondy aerodynamicznej.

Słowa kluczowe

EN

axial compressor stage; unsteady flow; inlet guide vane-rotor interaction

PL

osiowy stopień sprężający; nieustalone pole przepływu; oddziaływanie łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej; łopatki wlotowej kierownicy regulacyjnej

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. LIII, nr 1
• Strony: 23--48

Twórcy

autor

Witkowski A.

autor

Majkut M.

• Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, Konarskiego 18 Str.,

Bibliografia

• [1] Poensgen C., Gallus H. E.: Three Dimensional Wake Decay Inside of a Compressor Cascade and its Influence on the Downstream Unsteady Flow Field. Part I - Wake Decay Characteristics in the Flow Passage. Paper of the ASME, 1990, No. 90-GT-21.
• [2] Poensgen C., Gallus H. E.: Three Dimensional Wake Decay Inside of a Compressor Cascade and its Influence on the Downstream Unsteady Flow Field. Part II - Rotor Exit Glow Field. Paper of the ASME, 1990, No. 90-GT-21, pp. 0-18.
• [3] Zaccaria M. A., Lakshminarayana B.: Unsteady Flow Field Due to Nozzle Wake Interaction with the Rotor in an Axial Flow Turbinę. Part II - Rotor Exit Flow Field. ASME, Journal of Turbomachinery, 1997, Vol. 119, pp. 214-224.
• [4] Zaccaria M. A., Lakshminarayana B.: Unsteady Flow Field Due to Nozzle Wake Interaction with the Rotor in an Axial Flow Turbinę. Part I - Rotor Passage Flow Field. ASME, Journal of Turbomachinery, 1997, Vol. 119, pp. 214-224.
• [5] Freudenreich K. and Fransson T. H.: Application of Three Dimensional Laser-Two-Focus Anemometry to Transonic Turbinę Flow: Example of an Isolated Stator. 14th Symposium of Measuring Techniques for Transonic and Supersonic Flow in Cascades and Turbomachines at the University of Limerick. 1998.
• [6] Sharma O. P, Pickett G. F, Ni R. H.: Assessment of Unsteady Flows in Turbines. ASME, Journal of Turbomachinery, 1992, Vol. 114, pp. 79-90.
• [7] Reinhold N., Bohne A.: Experimental Investigation of Unsteady Flow Phenomena in a Three Stage Axial Compressor, 5th European Conference on Turbomachinery, Praha, Czech Republic, 2003, pp. 209-219.
• [8] Kazimierski Z.: Płaski przepływ przez osiowy stopień maszyny przepływowej o dowolnych parametrach geometrycznych. Archiwum Budowy Maszyn, T. XIII, zeszyt 2, 1966,pp. 213-232.
• [9] Arnone A., Marconcini M., Scotti Del Greco A.: Numerical Investigation of Three-Dimensional Clocking Effects in a Low Pressure Turbinę. Proc. of ASME Turbo Expo 2003, June 16-19, 2003, pp. 1-10.
• [10] Arnone A., Pacciani R.: IGV-Rotor Interaction Analysis in a Transonic Compressor Using the Navier-Stokes Equations. ASME Journal of Turbomachinery, 120, No 1, pp. 143-155.
• [11] Nihuis R., Bohne A., Hoynacki A.: Experimental Investigation of Unsteady Flow Phenomena in a Three Stage Axial Compressor. 5th European Conference on Turbomachinery, Fluid Dynamics and Thermodynamics. Praha, Czech Republic, 2003, pp. 209-219.
• [12] Witkowski A., Chmielniak T, Strozik M., Majkut M., Żukowski J.: Experimental and Computational Investigations of the Unsteady Flow in an Axial Flow Low Speed Compressor Stage. 6th European Conference on Turbomachinery, Conference Proceedings, Lille, 2005, pp. 168-177.
• [13] Witkowski A., Chmielniak T, Mirski M., Strozik M.: Stand for Investigations of Three-Dimensional Turbulent Flow in Axial Compressing Stage. The Archive of Mechanical Engineering. Vol. XII, 1994, 3-4, pp. 235-254.
• [14] Witkowski A., Chmielniak T, Strozik M., Mirski M.: Facility for Turbulence and Unsteadiness Measurement Before and Behind an Axial Compressor Rotor Blade by Means of Periodic Multisampling with Triple-Split Fiber Probes. Proceedings of the 1994 Engineering System Design and Analysis Conference, Vol. 8, Part B American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996, pp. 519-526.
• [15] Giess P. A., Kost F: Detailed Experimental Survey of the Transonic Flow Field in a Rotating Annular Turbinę Cascade. 2nd European Conference on Turbomachinery, Belgium, 1997.
• [16] Jorgensen F. E.: Characteristics and Calibration of a Triple-Split Probe for Reversing Flows, DISA Information, 1982, No. 27.
• [17] Zaccaria M.: An Experimental Investigation into the Steady and Unsteady Flow Field in an Axial Flow Turbinę, Ph. D. Thesis, Pennsylvania State University.