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、高負荷設計指標對其主要氣動部件—風扇/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部二次流動和橫向壓力梯度加強，附面層內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/風扇葉柵流道、尤其是端部角區(qū)內復雜流場結構和損失產生機理的基礎上，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是改善壓氣機氣動性能的關鍵。
　　本文主要研究附面層吹氣在壓氣機葉柵中的應用。論文中首先根據(jù)對現(xiàn)有壓氣機葉片改型的需要，選取相應的葉片級，對葉型進行設計與優(yōu)化，并基于所設計優(yōu)化的原始葉型進行進一步的縫隙葉型設計。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計原則。
　　其次，選擇具有68o折轉

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)，考察了葉片表面設置壓力面到吸力面的吹氣槽后葉柵內流動的變化，相應地分析了葉柵流道內的拓撲結構的變化，揭示了附面層吹吸氣改變流場結構、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構，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