高負(fù)荷分叉擴(kuò)壓葉片設(shè)計(jì)方法及其氣動(dòng)性的數(shù)值研究.pdf

1、本課題在重點(diǎn)研究高負(fù)荷擴(kuò)壓葉片的基礎(chǔ)上，提出了一種分叉擴(kuò)壓葉柵的氣動(dòng)設(shè)計(jì)新概念，即分叉葉片結(jié)構(gòu)。將其與葉片三維氣動(dòng)成型設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，彌補(bǔ)擴(kuò)壓葉柵由于徑向位置的增加而導(dǎo)致的葉柵稠度降低，葉片對(duì)氣流的約束效果下降，進(jìn)而減小氣流折轉(zhuǎn)角的不足的缺點(diǎn)。該技術(shù)的特點(diǎn)是不需要額外附加能量和裝置即可改善柵內(nèi)流場、葉片負(fù)荷分布的分布規(guī)律，這對(duì)于結(jié)構(gòu)緊湊的高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本課題以高負(fù)荷通流風(fēng)扇靜子為參考對(duì)象，在低馬赫數(shù)和高馬

2、赫數(shù)兩種工況條件下，全面地研究分叉靜子的流動(dòng)控制規(guī)律特征、損失產(chǎn)生的機(jī)理性規(guī)律與流場結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)，尋求所存在的流動(dòng)匹配機(jī)理，拓展可實(shí)現(xiàn)的氣動(dòng)性能潛力。在研究結(jié)果表明，在低馬赫數(shù)條件（Ma=0.22）下，驗(yàn)證了分叉葉片結(jié)構(gòu)對(duì)葉片變工況性能的提升。在接近真實(shí)壓氣機(jī)工況的高馬赫數(shù)條件（Ma=0.72）,優(yōu)化分叉參數(shù)后的分叉葉片在2度，5度和8度攻角下，總壓損失系數(shù)較常規(guī)直葉片分別降低了11.79％，15.39%，15.37%。可見在大攻角下

3、，分叉葉片顯著改善柵內(nèi)流動(dòng)狀況。
　　通過數(shù)值模擬對(duì)研究對(duì)象的定量研究，本文主要探究了不同工況下分叉靜子的空氣動(dòng)力學(xué)性能，探究了分叉葉片設(shè)計(jì)參數(shù)。研究了分叉葉片葉柵流場常規(guī)參數(shù)，深度分析了分叉葉片的變稠度特性，負(fù)荷分配機(jī)制與雙尾跡特性，并通過引入渦動(dòng)力學(xué)深入研究了角區(qū)分離的渦動(dòng)力學(xué)根源。通過與常規(guī)葉片的對(duì)比，總結(jié)了分叉葉片引入分叉段后對(duì)流場的整體影響。
　　研究成果將為進(jìn)一步拓展先進(jìn)壓縮系統(tǒng)氣動(dòng)性能奠定理論基礎(chǔ)，根據(jù)分叉葉柵