壓氣機(jī)單級負(fù)荷的提升可以提高航空發(fā)動機(jī)的推重比,提升單級負(fù)荷一般通過增加扭速或提高葉尖輪緣速度,葉尖輪緣速度的提高將出現(xiàn)超音速壓氣機(jī)。超音速壓氣機(jī)流場中存在激波,激波一方面使得氣流獲得靜壓升提高壓比,另一方面將直接帶來激波損失,激波成為超音速壓氣機(jī)主要研究方向之一。本文以低反動度壓氣機(jī)首級動葉作為研究對象,提出葉型設(shè)計方法,并對其引入預(yù)壓縮設(shè)計,探究預(yù)壓縮對葉片氣動性能和流場激波結(jié)構(gòu)的影響。本文首先提出具有預(yù)壓縮特征的大折轉(zhuǎn)角葉型造型方法,其中葉型前半部分采用直接構(gòu)造吸壓力面造型方法方便引入預(yù)壓縮設(shè)計,后半部分采用中弧線疊加厚度分布造型方法。然后,運(yùn)用該造型方法完成100%葉高和75%葉高處葉型造型,進(jìn)行薄層計算,在不同來流馬赫下,探究預(yù)壓縮長度對于葉型氣動性能和流場激波結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:在較高來流馬赫下,預(yù)壓縮段的前部負(fù)曲率型線形成一系列微弱壓縮波減弱激波強(qiáng)度,明顯降低激波損失;預(yù)壓縮段的后部正曲率型線抑制激波后附面層發(fā)展,可以有效減小葉型損失;隨流量的降低,激波前移,預(yù)壓縮減小激波損失的效益逐漸消失,且較短的預(yù)壓縮長度,效益將提前消失。最后,本文進(jìn)行三維葉片計算,探究100%葉... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)超音速

圖 1-2 超音串聯(lián)葉柵文影圖(Becker) 圖 1-3 超音串聯(lián)葉柵文影圖(Simon)亞音速壓氣機(jī)與超音速壓氣機(jī)中間狀態(tài)為跨音速壓氣機(jī)，由于跨音速壓氣機(jī)只是部分葉高超音速，以亞音速壓氣機(jī)的基礎(chǔ)，其設(shè)計難度相對較低。根據(jù)來流馬赫數(shù)大小可將跨音速壓氣機(jī)分為兩種：第一種是在葉尖處來流為相對亞音速，后經(jīng)過葉型吸力面后減壓加速達(dá)到超音速，其激波強(qiáng)度弱，壓比較低，一般運(yùn)用超臨界葉型（例如 CDA 葉型）；第二種是葉尖處來流直接為相對超音速，激波強(qiáng)度較強(qiáng)，一般運(yùn)用雙圓弧葉型和“S”型葉型等。1952 年 Lieblein[28]等人首次提出跨音速壓氣機(jī)理念，并設(shè)計得到第一臺跨音速壓氣機(jī)，為減小激波損失，其葉尖馬赫數(shù)只有 1.1，隨后初步研究主要在 NASA進(jìn)行，但葉尖來流馬赫數(shù)依然只是徘徊于 1.1-1.2 之間，壓比較低在 1.35 左右。上世紀(jì) 60~70 年代，美英兩軍事強(qiáng)國對跨音速壓氣機(jī)展開了細(xì)致及深入的研究。美國主要由 GE 和 PW 兩航空公司承包跨音速壓氣機(jī)研發(fā)工作，使跨音速壓氣機(jī)技術(shù)不斷走向成熟。其中 GE 的 Seyler[29]和 Gostelow[30,31]等人研究設(shè)計得到多個壓比在1.6-1.7，葉尖來流馬赫數(shù)達(dá)到 1.2，設(shè)計工況下等熵效率 88.5%以上的跨音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，并完成相應(yīng)的測試；PW 公司同樣取得豐碩成果設(shè)計得到多個跨音速壓氣

圖 1-2 超音串聯(lián)葉柵文影圖(Becker) 圖 1-3 超音串聯(lián)葉柵文影圖(Simon)亞音速壓氣機(jī)與超音速壓氣機(jī)中間狀態(tài)為跨音速壓氣機(jī)，由于跨音速壓氣機(jī)只是部分葉高超音速，以亞音速壓氣機(jī)的基礎(chǔ)，其設(shè)計難度相對較低。根據(jù)來流馬赫數(shù)大小可將跨音速壓氣機(jī)分為兩種：第一種是在葉尖處來流為相對亞音速，后經(jīng)過葉型吸力面后減壓加速達(dá)到超音速，其激波強(qiáng)度弱，壓比較低，一般運(yùn)用超臨界葉型（例如 CDA 葉型）；第二種是葉尖處來流直接為相對超音速，激波強(qiáng)度較強(qiáng)，一般運(yùn)用雙圓弧葉型和“S”型葉型等。1952 年 Lieblein[28]等人首次提出跨音速壓氣機(jī)理念，并設(shè)計得到第一臺跨音速壓氣機(jī)，為減小激波損失，其葉尖馬赫數(shù)只有 1.1，隨后初步研究主要在 NASA進(jìn)行，但葉尖來流馬赫數(shù)依然只是徘徊于 1.1-1.2 之間，壓比較低在 1.35 左右。上世紀(jì) 60~70 年代，美英兩軍事強(qiáng)國對跨音速壓氣機(jī)展開了細(xì)致及深入的研究。美國主要由 GE 和 PW 兩航空公司承包跨音速壓氣機(jī)研發(fā)工作，使跨音速壓氣機(jī)技術(shù)不斷走向成熟。其中 GE 的 Seyler[29]和 Gostelow[30,31]等人研究設(shè)計得到多個壓比在1.6-1.7，葉尖來流馬赫數(shù)達(dá)到 1.2，設(shè)計工況下等熵效率 88.5%以上的跨音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，并完成相應(yīng)的測試；PW 公司同樣取得豐碩成果設(shè)計得到多個跨音速壓氣


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