● 摘要
风扇/压气机负荷的不断增加，使得转子出口马赫数和出口气流角的增大，对静子造成的更大的负担。串列叶栅可以在后排叶型表面形成新的附面层并重新发展，这将极大的阻止或推迟过早的流动分离。因此本文将串列叶栅技术应用到高负荷静子的设计当中，前排为超音叶栅，后排为大转角亚音叶栅，探讨了前后排叶栅负荷分配的物理本质及前后排相对位置对流动影响的机理，为高负荷串列叶栅的设计提供了理论指导。一、探讨了前后排叶栅负荷分配的物理本质，对前后排叶栅轴向搭接量为0，后排叶栅在周向上位于前排叶栅通道中间这种相对位置进行了不同前后排负荷分配形式下的串列叶栅的数值模拟。研究表明前排负荷比例在一定范围内增加时，前排在提高了压升系数的同时减小了损失；后排压升系数减小损失也减小；整体的压升系数增大，同时整体的损失减小。前排负荷比例在占总负荷的0.61时效果最佳。二、探讨了前后排相对周向位置对流动影响的机理，在最佳负荷分配形式下的叶型的基础上，改变后排相对于前排的周向位置并进行数值模拟。研究表明后排叶栅吸力面靠近前排叶栅压力面时，前排的吸力面出口的流动位于后排吸力面压力较低的区域，较低的出口压力对前排吸力面的附面层存在一种类似于抽吸的作用，可以抑制前排附面层的增长；但这两个面之间形成的缝隙对后排叶栅吸力面流体产生加速作用，不利于后排流动。后排吸力面靠近前排压力面且距离约为0.2栅距损失系数最小，为0.1059。三、在保持前后排相对周向位置的条件下，改变前后排叶栅的轴向相对位置并进行数值模拟。研究表明，轴向搭接量的变化对串列叶栅性能的影响是比较小的；前后排叶栅轴向搭接量为0的时候，串列叶栅的流动状况最好，增压能力相对较强，损失系数相对较小。
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