● 摘要
随着时代的发展,技术的进步,为了适应未来发展的需要,现代飞机不断提高的战术技术指标对航空发动机提出了越来越高的要求。而作为航空发动机核心部件之一的压气机的性能直接关系到航空发动机的性能优劣。轴流压气机具有流量大、效率高、裕度宽、但单级压比低的特点,为了满足航空发动机的流量大、效率高、裕度大、压比高的的要求,一般采用多级轴流压气机。对于所有的多级压气机都存在级与级之间的匹配问题。级间匹配特性是多级轴流压气机的重要特性,匹配特性的优劣直接影响到压气机的总体性能。级间参数匹配的设计是多级压气级设计工作的重中之重,也是多级压气机设计中最困难的部分。任意级的级间不匹配都将会导致其它多个叶片排的运行参数与设计参数发生相应偏离,从而导致整个压气机性能无法达到设计目标。因此对于多级压气机的设计,级间的正确匹配往往是决定压气机设计成功与否最关键的因素。近年来随着大小叶片转子的出现,其具有单级压比高,失速裕度大的特点,在现在航空发动机多级轴流压气机的设计之中,为了提高发动机的推重比,减小发动机的尺寸,逐渐开始引入大小叶片转子,以较少的级数实现高的压比。另外,在航空发动机压气机的设计之中常因为应用和性能方面的需要引入级间引气,同时为了保证在中低转速下的性能,一般在多级压气机中的前面级使用可调静子,通过调节静子角度来保证压气机中低转速下的性能。本文利用CFD(Computational Fluid Dynamic)数值计算的方法对多种轴流压气机的不同设计方案进行了计算,分析其级间匹配特性。并对多级轴流压气机中使用大小叶片转子、级间引气和可调静子对压气机性能、内部流场和级间匹配特性进行了分析研究。
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