亞聲速重復(fù)級壓氣機(jī)試驗臺氣動與結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、壓氣機(jī)作為航空發(fā)動機(jī)核心機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的三大部件之一，其性能的提高一直以來受限于其內(nèi)部氣動流場的準(zhǔn)確認(rèn)識。目前，進(jìn)行氣體動力學(xué)研究的方法主要有理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究。其中實驗研究因其真實可靠，對另外兩種方法有著檢驗和指導(dǎo)作用，在氣體動力學(xué)研究上具有不可替代的作用。低速壓氣機(jī)試驗臺是諸多實驗裝置中較為特別的一種，相對于簡單的風(fēng)洞葉柵試驗它能夠更真實地模擬并測量實際工作狀態(tài)下的壓氣機(jī)流場，而相對于高跨聲速壓氣機(jī)試驗臺他又有著測量精度高、

2、試驗成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，因而在實驗領(lǐng)域廣受研究者的關(guān)注。
　　大連海事大學(xué)遼寧省船用小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)重點(diǎn)實驗室在參考國內(nèi)外已有的壓氣機(jī)實驗臺參數(shù)上，擬建設(shè)一臺亞聲速重復(fù)級壓氣機(jī)試驗臺，從而為壓氣機(jī)三維流場的研究提供更翔實而準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)。本文的研究目的就是為該壓氣機(jī)試驗臺進(jìn)行初步的氣動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　首先，借助于NREC完成了氣動設(shè)計部分的任務(wù)。由于設(shè)計目標(biāo)是重復(fù)級的壓氣機(jī)，本文先進(jìn)行了單級壓氣機(jī)的設(shè)計，之后將性能優(yōu)異的

3、單級進(jìn)行復(fù)制后附于原級之后與原有級共同組成雙級的壓氣機(jī)。設(shè)計過程中，在求解簡單徑向平衡方程的基礎(chǔ)上，采用等環(huán)量扭曲方法對動葉進(jìn)行了扭葉片的設(shè)計，靜葉采用直葉片，其葉型根據(jù)葉片中徑的速度三角形進(jìn)行設(shè)計。在完成了100mm、150mm和200mm三個弦長的單級設(shè)計之后，采用NUMECA軟件對三種弦長的單級壓氣機(jī)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，結(jié)果顯示，后兩個弦長的設(shè)計表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的性能和更好的流場。
　　而后續(xù)對這兩個弦長的雙級設(shè)計通過模擬結(jié)果

4、的分析發(fā)現(xiàn)，150mm弦長的雙級設(shè)計流場惡化嚴(yán)重，從而使得該弦長設(shè)計的整機(jī)性能參數(shù)不能滿足預(yù)定的目標(biāo)。另外，考慮到流場測試的空間便利性要求，最終選定了200mm弦長的設(shè)計方案。
　　之后，對選定設(shè)計進(jìn)行了4個非設(shè)計轉(zhuǎn)速工況的數(shù)值模擬，得到了各工況下的壓氣機(jī)特性曲線。各個轉(zhuǎn)速下的特性曲線顯示了本文設(shè)計的壓氣機(jī)具有良好的變工況性能，結(jié)合設(shè)計轉(zhuǎn)速下的三維流場數(shù)值模擬結(jié)果，證明了本文的壓氣機(jī)設(shè)計參數(shù)符合設(shè)計要求。
　　最后是整個壓氣