基于周向彎曲旋轉(zhuǎn)葉片的動(dòng)靜干涉流場(chǎng)及其氣動(dòng)噪聲的數(shù)值研究.pdf

1、葉片排間的動(dòng)靜干涉是葉輪機(jī)械固有的非定常流動(dòng)特征。動(dòng)靜干涉流動(dòng)主要包括：相鄰葉排間的勢(shì)干擾、尾跡與葉排的干擾、二次流與葉排的干擾。其中，尾跡在下游葉片表面的非定常脈動(dòng)力引起的動(dòng)靜干涉噪聲，是高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要噪聲源之一，也是干線噴氣客機(jī)在起飛、降落過程中的主要聲源，應(yīng)用彎掠葉片技術(shù)具有提高氣動(dòng)效率、減小流動(dòng)損失、擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行工況范圍和降低氣動(dòng)噪聲等顯著優(yōu)點(diǎn)。通過葉片彎掠技術(shù)優(yōu)化動(dòng)靜葉排干涉流場(chǎng)，進(jìn)而控制氣動(dòng)噪聲具有重要的理論研究意義

2、和工程應(yīng)用價(jià)值。本文將彎掠葉片技術(shù)引入到軸流風(fēng)扇動(dòng)靜葉排中，研究彎掠葉片對(duì)動(dòng)靜干涉流動(dòng)的影響，探討通過彎掠葉片技術(shù)降低動(dòng)靜干涉氣動(dòng)噪聲的可能。本文以低壓軸流風(fēng)扇三個(gè)不同周向彎曲角度的旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉與同一徑向直立靜葉的組合為研究對(duì)象，采用數(shù)值計(jì)算方法，研究了動(dòng)葉周向彎曲對(duì)于動(dòng)靜干涉非定常流動(dòng)及氣動(dòng)噪聲的影響。本文主要研究內(nèi)容和研究成果如下：1)以T35通風(fēng)機(jī)葉輪為原型設(shè)計(jì)加工了徑向、周向前彎、周向后彎三個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪，并匹配相應(yīng)的靜子葉輪。在NUM

3、ECA-Fine/Turbo軟件平臺(tái)上，利用混合平面法對(duì)所研究的葉輪內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行了定常計(jì)算，利用滑移網(wǎng)格技術(shù)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，在壓升方面前彎葉片比原型葉片性能更優(yōu)，后彎葉片的性能則有所下降。2)通過分析總壓升、各速度分量沿葉高的分布研究了動(dòng)葉周向彎曲對(duì)徑向二次流的控制。前彎葉輪的最大總壓出現(xiàn)在比徑向葉輪更靠近葉片中部的位置；后彎葉輪比徑向葉輪則更靠近葉頂。具有一定周向前彎角度的葉片內(nèi)部流場(chǎng)中，由于葉片對(duì)流體作用

4、力的徑向分量與流體所受到的慣性離心力的共同作用，改變了葉片表面附面層流體的遷移方向。3)基于計(jì)算結(jié)果分析了動(dòng)靜級(jí)間總壓脈動(dòng)、動(dòng)葉尾跡的形狀、傳播以及尾跡與下游靜葉的相互作用。結(jié)果表明動(dòng)葉周向彎曲有利于動(dòng)葉尾跡和主流的摻混，能夠加快尾跡耗散。動(dòng)葉周向彎曲可以直接改變動(dòng)葉尾跡形狀，形狀彎曲的尾跡與靜葉作用時(shí)在不同葉高存在相位差，可以減小靜葉所受合力的峰值。4)采用渦脫落噪聲預(yù)測(cè)的Fukano模型對(duì)動(dòng)靜葉的寬頻噪聲聲壓級(jí)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。動(dòng)葉渦脫落