● 摘要
随着飞行器飞行高度的增加，雷诺数不断降低，到小于某一临界值后，其对发动机性能的影响就变得不可忽略。这种雷诺数变化对发动机性能造成的影响被称之为雷诺数效应。在低雷诺数条件下，发动机各部件性能明显低于设计点，如何通过设计改善这种情况，成了国内外研究者们关注的热点。从目前国内外已发表的文献来看，对于扩压叶栅低雷诺数效应的研究，相关的实验非常缺乏，特别是高速低雷诺数的实验。本文首先从平面叶栅试验设计的角度出发,阐述如何实现高亚音的低雷诺数试验条件，并介绍如何将现有的吹气式叶栅实验台改造成抽气式的、可以应用于低雷诺数试验的实验台。同时，对试验段进行了全三维的数值模拟验证。数值计算与试验得到比较一致的结果表明：改造后的实验台在来流均匀性上完全可以满足低雷诺数试验的要求。利用改造后的实验台，对一组叶栅进行了吹风实验，在试验数据的基础上，对一系列湍流模型和转捩模型完成了校核。对比后认为：SST湍流模型和Gamma转捩模型在预估分离和转捩方面比较准确。最后运用校核后的模型，结合均匀试验设计方法和回归分析方法，进行了低雷诺数叶型的优化设计。相比于原叶型，优化叶型性能显著提升，其中总压损失系数下降了3.2个百分点，验证了设计方法的有效性。