高壓比離心壓氣機葉型優(yōu)化與數(shù)值研究.pdf

1、高功重比的渦軸發(fā)動機通常采用軸流/離心組合壓氣機作為空氣壓縮系統(tǒng)，而離心壓氣機內(nèi)部的流動非常復雜，使得高壓比、高效率離心壓氣機的設計既是重點又是難點。因此，分析離心壓氣機內(nèi)部流動，研究其內(nèi)部損失機理，并進一步提出葉型優(yōu)化方法，對提高高壓比離心壓氣機性能具有重要意義。
　　本文首先對Karin跨音葉輪進行數(shù)值模擬和分析，進而提出了葉型優(yōu)化方法。進口葉根葉片角采用大攻角可以降低二次流強度，進口葉尖葉片角采用小攻角可以降低吸力面膨脹波強

2、度。在跨音葉輪中應盡量減小進口厚度，以抑制滯止作用和局部加速，且葉片最大厚度位于50％—70%相對弧長處，離心葉輪的性能更好。隨后，針對Krain葉輪分流葉片造成的局部加速和流動堵塞對主葉片載荷的影響，提出了一種雙重分流葉片離心葉輪的改進方法，新葉輪與原葉輪壓比相近，但絕熱效率提高了1.6%，而雙重分流葉片葉輪有效長度小于原葉輪，可以有效的降低離心葉輪的重量。
　　其次，通過對Ziegler葉輪與楔型、NACA65葉型和雙圓弧葉型

3、擴壓器的匹配數(shù)值研究，得出了在設計點附近，NACA65葉型的等熵效率最高，并且穩(wěn)定工作范圍最大，而雙圓弧葉型擴壓器能適應高馬赫數(shù)來流。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整了NACA65葉型擴壓器的稠度，驗證了低稠度擴壓器能夠擴大離心壓氣機的穩(wěn)定工作范圍，得出了最佳的稠度取值應該在0.6到0.85之間。
　　最后，本文分別采用相延遲方法和區(qū)域比例法對Ziegler葉輪與兩種不同徑向間距下的楔形擴壓器進行了非定常數(shù)值模擬，得到了葉輪—擴壓器之間的非定常相