變軸向間隙對采用直、彎靜葉壓氣機性能影響的數值研究.pdf

1、航空發(fā)動機的高效率以及高推重比的發(fā)展方向對壓氣機部件性能提出了更高的要求。通過改變壓氣機通流部分的幾何形狀來提升壓氣機氣動性能將會是一個有前途的發(fā)展方向。基于這種認識，本論文采用三維數值模擬的方法研究了一臺低速重復級壓氣機，研究的過程中通過變化其靜葉類型（分別使用直葉片與正彎曲葉片）以及動、靜葉間軸向間隙來改變壓氣機通流部分的幾何形狀。
　　本文首先研究了原始軸向間隙下分別采用直靜葉和正彎曲靜葉的兩臺壓氣機的氣動性能。結果表明：正

2、彎曲靜葉壓氣機的軸功與直靜葉壓氣機相比有所減小，軸功的減小對效率的提升是一個積極因素，從另一個側面也說明正彎曲靜葉弱化了級間勢流干擾的強度。正彎曲靜葉的采用在全工況范圍內都不同程度地提升了壓氣機的效率，同時喘振裕度也獲得提高。但是，與直靜葉壓氣機相比，氣流的折轉能力與通流能力有所下降。靜葉正彎曲改變了葉片表面的靜壓分布，在吸力面表面建立起了“C”型壓力分布，即沿徑向兩端壓力高，中間壓力低。端區(qū)的低能流體在壓差的作用下向中徑處移動，從而有

3、效地防止了邊界層內流體在端區(qū)的聚積。
　　本文在原始軸向間隙的基礎上構造了兩種軸向間隙減小的方案，分別對采用直、正彎曲靜葉的壓氣機進行了研究。結果表明，無論是采用直靜葉還是正彎曲靜葉的壓氣機，軸向間隙的減小使得壓氣機扭矩增加，說明小軸向間隙增強了葉列間的勢流干擾，減小軸向間隙有助于提升壓氣機的總性能。但是，過小的軸向間隙又會惡化壓氣機的氣動性能，使得壓氣機的喘振裕度降低。這說明存在使得壓氣機獲得最佳氣動性能的最佳軸向間隙。此外，近