【摘要】：壓氣機中由于存在著逆壓梯度和橫向壓力梯度,在運行過程靜葉易發(fā)生角區(qū)分離現(xiàn)象,甚至誘發(fā)角區(qū)失速,嚴重影響了壓氣機的運行穩(wěn)定性。對于近失速工況下靜葉的氣動實驗研究,扇形/環(huán)形葉柵最具代表性,在風洞葉柵實驗臺上進行扇形/環(huán)形葉柵實驗具有實驗成本相對低廉、實驗安全性高等優(yōu)點,但風洞葉柵實驗臺只能提供近似均勻的來流條件,壓氣機中靜葉的來流條件是不均勻的,尤其在近失速工況下,來流條件的不均勻度更高。在實驗葉柵前加裝入口導向葉柵可以使氣流發(fā)生預旋,使來流更接近真實工況,并且可以在其后的靜葉柵內營造與壓氣機中近似的流場環(huán)境,提高實驗的可靠性和精準度。本文以某改型軸流跨聲速壓氣機靜葉為研究對象,以其近失速工況下典型流動特征為設計目標,應用設計軟件NREC作為輔助手段對扇形葉柵入口導葉進行了設計,并且進行了扇形葉柵設計。首先,應用數(shù)值模擬軟件CFX對壓氣機從設計工況到近失速工況的一系列工況點進行了數(shù)值計算,并對比近失速工況下與設計工況下靜葉的流動特征,選擇出近失速工況下的典型流動特征作為設計目標。然后,以近失速工況下靜葉的進口條件為輔助目標進行了導葉葉型設計,得到的導葉葉型無法營造與設計目標相似的靜葉流場環(huán)境,本文在葉型設計基礎上嘗試子午面修型設計,結果表明修型設計使靜葉流場與設計目標相吻合,在靜葉吸力面發(fā)生了大尺度的角區(qū)分離現(xiàn)象。最后,應用導葉的葉型和子午面通流形式進行了扇形葉柵設計。并設計了兩種抽吸口形式進行了側擋板抽吸,數(shù)值模擬結果表明方案SUC2-3%拓寬了出現(xiàn)角區(qū)分離現(xiàn)象的靜葉范圍,增加了可測量流道數(shù)。對所有導葉分別施以+2°和-2°位移,改變了導葉、靜葉的相對位置,數(shù)值模擬結果表明改變導葉位置,導葉尾跡發(fā)生移動,使得不同位置的靜葉發(fā)生了角區(qū)分離,并且改變了靜葉柵中的馬赫數(shù)分布。
【圖文】：

１．１研究背景及意義逡逑航空發(fā)動機是飛行器的核心，它直接決定了飛行器性能的優(yōu)劣。航空發(fā)動機逡逑的結構非常復雜（如圖１．１），而且它的研制覆蓋空氣動力學、燃燒學、結構力學逡逑等多個學科ｍ，因此它被譽為是“工業(yè)皇冠上的明珠”邋［２］。迄今為止，只有少數(shù)幾逡逑個國家掌握了先進航空發(fā)動機的研制和生產技術［３］。因此作為航空動力主要來源的逡逑航空發(fā)動機技術逐漸成為全世界科研領域的熱點方向之一。逡逑V逡逑圖１．１航空發(fā)動機剖面圖逡逑Ｆｉｇ．邋１邋．ＩＴｈｅ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｄｒａｗｎ邋ｏｆ邋ａｒｅｏ－ｅｎｇｉｎｅ逡逑壓氣機作為航空發(fā)動機的核心部件之一，其性能直接影響到航空發(fā)動機性能逡逑的優(yōu)劣［４］。壓氣機可分為若干種，按照氣流進入動葉的速度大小可分為亞音速、超逡逑音速和跨音速壓氣機，按照氣流進入壓氣機的方向又可分為軸流式和離心式壓氣逡逑機。本文所研宄的壓氣機為軸流式壓氣機，即氣流在壓氣機中沿軸向流動，在軸逡逑流壓氣機中壓氣機中旋轉的葉片對氣流做工提高空氣的壓力（壓氣機結構如圖１．２），，逡逑入口流場不均勻、多級間的干擾效應等問題，導致壓氣機易處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，逡逑也限制了航空發(fā)動機穩(wěn)定工作范圍。并且在壓氣機的工作過程中存在著逆壓梯度逡逑和二次流動

一類是主動控制技術，常用的控制措施有離子體氣體激勵、附面層抽吸、射逡逑流式旋渦發(fā)生器等。等離子體氣體激勵［５］是利用等離子體在電磁場中的運動實現(xiàn)或逡逑電離過程產生的溫度壓力變化來實現(xiàn)對流場結構的改變，其布局如圖１。３所示。空逡逑軍工程大學吳云等人對葉頂處激勵控制技術進行了數(shù)值和實驗研宄，結果表明布逡逑置于葉頂機匣的激勵裝置可以通過增加泄漏的軸向動量拓寬壓氣機的穩(wěn)定工作裕逡逑度＾。如圖１．４附面層抽吸是從附面層中抽出部分低能流體，削弱附面層厚度，逡逑增加葉柵抵抗分離的能力，大連海事大學陸華偉［９“２］等人做了大量有關附面層抽吸逡逑的研宄工作，結果表明附面層抽吸對壓氣機靜子和轉子都是有效的流動控制手段，逡逑無論是流向槽還是周向槽都可以應用于高負荷擴壓葉柵中來降低葉型損失和尾跡逡逑損失。射流式旋渦發(fā)生器是在葉柵壁面開合適傾角的射流孔，并通過射流孔向葉逡逑柵中噴入氣流誘導旋渦生成，利用旋渦進行流動控制［１３］。哈爾濱工業(yè)大學劉華坪逡逑２逡逑
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK474.8

【參考文獻】

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本文編號：2667858