縫隙葉片分離流控制機理研究.pdf

1、目前先進航空發(fā)動機高效、高負荷設(shè)計指標對其主要氣動部件—風(fēng)扇/壓氣機的效率和負荷水平提出了更高的要求，而葉片負荷的大幅度增加將使得葉柵流道內(nèi)部二次流動和橫向壓力梯度加強，附面層內(nèi)的低能流體在強逆壓力梯度下勢必造成大尺度非定常流動分離，葉柵氣動損失增加，從而限制了葉片負荷水平的提高，壓氣機失速裕度和效率急劇下降，工作穩(wěn)定性得不到保證。因此，在研究壓氣機/風(fēng)扇葉柵流道、尤其是端部角區(qū)內(nèi)復(fù)雜流場結(jié)構(gòu)和損失產(chǎn)生機理的基礎(chǔ)上，尋找降低損失，特別是

2、端部損失的方法和途徑，開發(fā)利用彎曲葉片、縫隙流動等控制附面層流動分離的綜合流動控制技術(shù)是改善壓氣機氣動性能的關(guān)鍵。
　　本文主要研究附面層吹氣在壓氣機葉柵中的應(yīng)用。論文中首先根據(jù)對現(xiàn)有壓氣機葉片改型的需要，選取相應(yīng)的葉片級，對葉型進行設(shè)計與優(yōu)化，并基于所設(shè)計優(yōu)化的原始葉型進行進一步的縫隙葉型設(shè)計。同時，從擴壓葉柵三維流動特點出發(fā)，研究了葉片開槽位置對葉柵性能的影響，初步歸納了縫隙葉柵的設(shè)計原則。
　　其次，選擇具有68o折轉(zhuǎn)

3、角的環(huán)形葉柵，采用數(shù)值模擬的方法，從壁面流譜出發(fā)，考察了葉片表面設(shè)置壓力面到吸力面的吹氣槽后葉柵內(nèi)流動的變化，相應(yīng)地分析了葉柵流道內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)的變化，揭示了附面層吹吸氣改變流場結(jié)構(gòu)、增加擴壓葉柵穩(wěn)定工作范圍、提高葉柵氣動性能的機理。
　　最后，對環(huán)形縫隙葉柵進行了變沖角計算，通過分析可看到在較大正沖角下，原型葉柵附面層分離急劇惡化，出現(xiàn)嚴重的非對稱旋渦結(jié)構(gòu)，而采用吹氣槽的縫隙葉柵則可以很好的抑制分離強度，因此縫隙葉柵可以改善高負荷