壓氣機(jī)設(shè)計(jì)采用高負(fù)荷葉型,可增加單級壓氣機(jī)級負(fù)荷和減少單級壓氣機(jī)葉片數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減輕壓氣機(jī)級重量,提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比。在高空巡航條件下,隨著壓氣機(jī)級負(fù)荷的提高,高負(fù)荷壓氣機(jī)葉片容易發(fā)生邊界層分離,分離導(dǎo)致壓氣機(jī)性能急劇惡化。在壓氣機(jī)中邊界層流動(dòng)主要包含葉片表面邊界層(尤其是吸力面邊界層)和端壁邊界層,并且兩者的流動(dòng)特性相關(guān)性很大。葉片前緣作為葉片表面邊界層的起始位置,前緣幾何形狀的改變將會(huì)影響葉片表面邊界層的發(fā)展；另一方面,高負(fù)荷葉型通常采用大彎角設(shè)計(jì)方法,在通道逆壓梯度作用下吸力面流動(dòng)容易發(fā)生分離,同時(shí)因端壁角區(qū)分離是吸力面邊界層和端壁邊界層耦合的結(jié)果,所以前緣形狀改變對角區(qū)分離同樣具有重要影響。本文針對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉片前緣幾何變化對葉片吸力面邊界層和角區(qū)三維流動(dòng)的影響,細(xì)致地開展了以下三方面的工作：1.前緣幾何形狀對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉型邊界層發(fā)展演化影響的研究。采用數(shù)值模擬手段研究了具有圓弧前緣形狀的IET-ULCA(C)和具有橢圓弧前緣的IET-ULCA(E)兩種葉型在多工況條件下邊界層特性,細(xì)致地分析了前緣幾何形狀對前緣區(qū)域流動(dòng)分離、轉(zhuǎn)捩和再層流化的作用,前緣幾何形狀對吸力面邊界層發(fā)展的影響,同時(shí)研究了來流雷諾數(shù)和湍流度對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉型邊界層特性的影響。2.前緣幾何形狀對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉型的氣動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究。利用三孔探針測量和表面靜壓測量實(shí)驗(yàn)手段研究了低雷諾數(shù)(≤2.0×105)、低湍流度(≤1.0×105)條件下兩種不同前緣幾何形狀的高負(fù)荷壓氣機(jī)葉型的氣動(dòng)性能,分析了前緣幾何形狀對葉型損失的影響。3.前緣幾何形狀對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵氣動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)施表面流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)探索高負(fù)荷壓氣機(jī)吸力面流動(dòng)特點(diǎn),以及利用七孔探針測量實(shí)驗(yàn)手段掃掠高負(fù)荷壓氣機(jī)葉型的特定出口截面,研究了在無間隙泄漏流動(dòng)前提下,前緣幾何形狀對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵內(nèi)部的強(qiáng)烈三維流動(dòng)和氣動(dòng)性能的的影響,另外分析了雷諾數(shù)變化后不同前緣幾何的高負(fù)荷壓氣機(jī)葉片氣動(dòng)性能的相應(yīng)變化。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：V233
【部分圖文】：

商用航空領(lǐng)域，出于對高效、低耗巧率的追求，總壓比已經(jīng)巧到了邋４０邋ｔ＾ＬｈＷ。逡逑壓氣機(jī)部件占到了發(fā)動(dòng)機(jī)總重的３５？４０斯而級數(shù)越多的壓氣機(jī)其全壽命維護(hù)逡逑成本通常更高昂［１］。圖１．１為用于商用航空的ＰＷ４０００－９４機(jī)型的剖視圖，其特逡逑征是高涵道比，高效高壓比，低污染排放，高禍輪進(jìn)口溫度，低噪聲。逡逑圖１．１：邋ＰＷ４０００－９４機(jī)型剖視圖逡逑

其壓氣機(jī)工作弦長雷諾數(shù)處在２．０邋Ｘ邋１０５邋＾邋４．０邋Ｘ邋１０５之間，而在航逡逑空發(fā)動(dòng)機(jī)中，因?yàn)闄C(jī)型巡航高度一般在１０ｋｍ邋１＾＾上，此時(shí)弦長雷諾數(shù)通常在逡逑０．４邋Ｘ邋１０５邐１．６邋Ｘ邋１０５之間。圖１．２為某型號滿扇發(fā)動(dòng)機(jī)各部件雷諾數(shù)隨飛行高逡逑度的變化趨勢，隨著飛行高度的X椉櫻蠱考睦子鍤鸞ソ檔�，其乐辶x鮮υ冢保板澹歟希擔(dān)矗靛澹兀保埃怠Ｔ詰屠著凳跫攏吒漢裳蠱緞捅礱姹囈玨義喜慊崢燜賆椇瘢渙磽饉孀叛蠱陡漢傻牟歡咸岣擼誶磕嫜固荻茸饔孟亂鍍義媳礱姹囈綺慵追擲�，眹揖_鬩壞┓擲�，则会造臣嗴碘c鶚�，綑n鴕鍍鰣義涎鼓芰Γ賈卵蠱閱苧桿儐陸擔(dān)踔烈⒀蠱倩虼�。辶x希模澹睿簦錚鍆ü笛檠芯咳銜緞捅囈綺愕牡ノ幻婊斡氳鋇乇囈綺惚咴鄧馘義隙鵲牧⒎匠燒齲⒏雋思撲愕ノ幻婊齈櫟木楣劍海靛澹藉澹茫祝�，｛}膩義仙⑾凳宋囈綺惚咴鄧俁�。訜疫�嬌芍ノ幻婊斡氳鋇乇囈綺沐義系謀咴鄧俁鵲牧⒎匠燒

本文編號：2832844