● 摘要
叶轮机械研究的目的就是为了提高性能、延长使用寿命、降低成本、减小尺寸、减轻重量和减弱噪声。目前的风扇/压气机正朝着高性能、高负荷和高稳定性发展，而目前的研究表明，非定常的转静干涉会影响发动机的使用寿命并且产生大量的噪声，上游静子出口流场内的压力损失会加剧下游转子进口的非定场性和非均匀性，而且还有可能引起发动机的高周疲劳，因此需要研究一种气流控制措施来有效的减弱静子通道中的流动分离，提高性能。本文使用Numeca对某大弯度叶栅和某轴流压气机流动进行数值模拟，通过对二维大弯度叶型的数值模拟，计算其在不同的栅前来流速度和不同的攻角工况下的流场，对叶栅性能和流场特性进行了分析，结果表明随着来流Ma的增大，叶栅流动的总压损失系数不断上升，低损失攻角范围逐步减小。为减小由于边界层分离而带来的损失,拓宽稳定工作范围，提出叶片吸力面表面开缝抽气方案。综合研究吸气位置、缝隙长度、缝隙宽度及吸气量大小对流动分离结构和裕度的影响。应用总压损失系数的高低来衡量叶栅性能的好坏，结果表明通过静子叶片上边界层抽气引出分离区域的低能量气流，可以明显的改善气动性能，有效地控制了分离并且降低了尾迹内的总压损失，扩展了叶栅的攻角范围。为了进一步研究静子抽吸气对风扇/压气机性能的影响，选取ATS-2跨音单级风扇这一设计相对成熟的蓝本，在静子叶片表面沿着径向和展向实施不同的吸气方案，研究结果表明通过边界层抽气引出分离区域的低能量气流，改善了静子尖部角区的流动特性，该轴流压气机的失速裕度得到了提高。