Effect of tip gap size on the performance of an axial compressor stage with and without active flow control
Effet de la taille de jeu sur un compresseur axial monoétagé, sans et avec contrôle actif d'écoulement
Résumé
The tip gap region of an axial compressor rotor is the source of complex flows inducing losses and stability issues. Recent works have proven the ability of blowing high-speed jets in the tip region to improve the surge margin of an axial compressor stage with a narrow tip gap configuration. Nevertheless, the tip gap size can evolve during the compressor lifetime, possibly affecting its performance and operability. The objective is to evaluate the performance of an active flow control system on a compressor with different tip gap sizes. The present work is based on the single stage compressor CME2 located at the Laboratory of Fluid Mechanics of Lille and equipped with actuators blowing at the rotor tip leading edge. Configurations with two different values of the tip gap to chord ratio (0.6% and 2.4%) have been experimentally tested. RANS simulations have also been performed. The effect of tip gap sizes and of the tip-blowing is evaluated on the flow topology and compressor performance.
La région du jeu en extrémité d'aubes de rotor de compresseur est la source d'écoulements complexes à l'origine de pertes et d'instabilités. De récents travaux ont montré la capacité de jet fluidiques haute-vitesse à améliorer la marge au pompage d'un compresseur axial monoétagé, avec un jeu réduit. Néanmoins, la taille de jeu évolue au cours de la vie du compresseur. ce qui affecte ses performances et son domaine d'opérabilité. L'objectif est d'évaluer la performance d'un dispositif de contrôle actif pour différentes tailles de jeu, sur le compresseur CME2. Ce travail est basé sur le banc d'essais localisé au Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille, et équipé d'actionneurs soufflant à l'amont du bord d'attaque, en tête de rotor. Deux tailles de jeu ont été évaluées expérimentalement (0,6% et 2,4%) ainsi que numériquement à l'aide de simulations RANS. L'effet de la taille de jeu et de l'injection est évalué en termes de topologie d'écoulement et de performances du compresseur.
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