葉片式封嚴及葉片設計方法研究.pdf

1、對于高負荷軸流壓氣機，各級葉片出口與進口逆壓力差很大，靜子葉根處泄漏損失很大，本文提出一種葉片式封嚴裝置，希望通過采用葉片式封嚴取代常規(guī)的篦齒封嚴，實現(xiàn)抑制甚至消除轉(zhuǎn)靜部件之間的泄漏。為此，本文首先設計一高負荷壓氣機級，通過此壓氣機級靜子容腔中分別加入篦齒封嚴和葉片式封嚴進行對比分析，并對封嚴葉片設計方法進行研究。
　　對于高負荷軸流壓氣機第一級轉(zhuǎn)靜子設計，本文采用傳統(tǒng)S1/S2兩類流面結(jié)合優(yōu)化方法進行設計。對本文高負荷軸流壓氣機

2、第一級轉(zhuǎn)靜子進行 S2通流設計，并通過修改子午面流道研究其對葉型氣動性能的影響。得出：轉(zhuǎn)子通道收縮越大，整個葉高區(qū)域損失越小，效率和壓比越大，出口絕對氣流角越小，有利于靜子設計；靜子通道收縮越大，葉中區(qū)域擴散因子越小。
　　以S2流面通流設計為基礎，對各葉高回轉(zhuǎn)面葉型進行初始設計，并積疊成三維葉片，通過比較回轉(zhuǎn)面流動與相同葉高三維葉片 S1流面流動情況，校驗回轉(zhuǎn)面計算與三維計算流場的吻合性。利用實驗室自動優(yōu)化設計軟件，將回轉(zhuǎn)面優(yōu)化

3、設計與準三維葉片設計方法相結(jié)合，對初始設計的回轉(zhuǎn)面葉型進行氣動優(yōu)化設計。
　　利用實驗室葉片氣動優(yōu)化設計平臺，對上述積疊的三維葉片進行包括子午面通道、積疊線彎、掠以及安裝角在內(nèi)的多變量三維優(yōu)化設計。設計目標流量6.295kg/s，設計目標總壓比2.092。優(yōu)化得到流量和總壓比接近設計目標，等熵效率為90％，失速裕度為14.2%的轉(zhuǎn)子葉片。通過對比級環(huán)境下靜子流場計算和單獨靜子流場計算結(jié)果，得出單靜子計算可以模擬級環(huán)境下靜子流場，并

4、對單靜子進行三維優(yōu)化設計，得到等熵效率85.1%，失速裕度11.5%的級。
　　本文提出葉片式封嚴技術(shù)，用于減少發(fā)動機泄漏損失、增大發(fā)動機推力、降低發(fā)動機耗油率、提高發(fā)動機效率。葉片式封嚴是基于帶箍環(huán)葉片的基礎上，在靜子容腔中輪轂一側(cè)安裝一圈靜子封嚴葉片，靜子封嚴葉片葉尖與靜子內(nèi)環(huán)之間留有間隙避免轉(zhuǎn)靜碰擦，封嚴葉片根據(jù)壓氣機工作原理設計，葉片隨輪轂轉(zhuǎn)動產(chǎn)生逆泄漏流方向的作用力，從而減少甚至消除轉(zhuǎn)靜配合處的間隙泄漏。采用全三維數(shù)值模