跨-超音速低反力度壓氣機(jī)動(dòng)葉內(nèi)部激波結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、壓氣機(jī)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其單級(jí)負(fù)荷的提升對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的提升具有非常重要的意義。負(fù)荷提升可以通過(guò)1）增加動(dòng)葉切線速度、2）增加扭速來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)葉切線速度的提升導(dǎo)致了跨/超音速壓氣機(jī)的產(chǎn)生?？?超音速壓氣機(jī)葉柵通道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生激波，帶來(lái)流動(dòng)損失，而同時(shí)，氣流靜壓升的獲得也很大程度上要靠激波來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，要實(shí)現(xiàn)高效高負(fù)荷跨/超音速壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)，就必須對(duì)葉柵通道內(nèi)激波相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。本文以基于低反力度壓氣機(jī)設(shè)計(jì)思想的某三

2、級(jí)高負(fù)荷壓氣機(jī)首級(jí)動(dòng)葉柵為模型，深入的考察了其葉柵流道內(nèi)的激波結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對(duì)原有葉型進(jìn)行了改型設(shè)計(jì)的嘗試。
　　為驗(yàn)證計(jì)算方法的適用性，首先以NASA Rotor37為模型，進(jìn)行了計(jì)算方法和網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的驗(yàn)證。結(jié)果表明，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)目達(dá)到一定程度之后，計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果之間一致度很高，證明本文所采用的計(jì)算方法、湍流模型等對(duì)該類跨/超音速壓氣機(jī)葉柵內(nèi)的高速流動(dòng)問(wèn)題具有強(qiáng)的適用性。
　　本文所研究動(dòng)葉柵在子午造型上具有

3、一定特殊性，導(dǎo)致基于常規(guī)基元級(jí)理論的二維平面葉柵計(jì)算方法準(zhǔn)確性下降，因此作者針對(duì)該動(dòng)葉設(shè)計(jì)了一套“薄層流場(chǎng)”的計(jì)算方法，將其計(jì)算結(jié)果與二維平面葉柵計(jì)算結(jié)果、三維全葉高流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果證明，薄層流場(chǎng)相較于二維流場(chǎng)能更好的模擬三維流動(dòng)、從而更好的體現(xiàn)出葉型流場(chǎng)的流動(dòng)特點(diǎn)?；诖耍瑢?duì)該動(dòng)葉柵的激波結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)，也為后文的改型設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
　　接下來(lái)，對(duì)該動(dòng)葉進(jìn)行了變稠度、變展弦比和變轉(zhuǎn)速研究，考察了在以上三個(gè)參數(shù)發(fā)