题目：多圆弧叶片造型及其在多级轴流压气机气动设计中的应用

高性能多级轴流压气机因内部流场复杂，各级匹配困难，涉及喘振、颤振等多种问题，其性能提升一直是航空发动机研制中的瓶颈。叶片作为压气机的基本组成单元，其气动设计理论与造型方法研究，是整个压气机设计中的关键环节。多圆弧叶型因其造型灵活，工作范围宽广，适应高来流马赫数条件等，在现代高性能压气机研制和工业造型应用中有着非常重要的应用价值。本文以锥面多圆弧叶片造型理论为基础，编写了锥面多圆弧造型程序，并应用于多级轴流压气机气动设计，开展对于锥面多圆弧叶片造型方法及应用的研究。

首先，基于锥面展开面上模拟多圆弧叶片造型理论，编写开发了锥面多圆弧叶片造型程序。程序按照一体化、模块化的编程策略，使用C++语言，融合新的叶片造型技术，采用通适性更强的迭代求解算法编写，具有操作简单、造型快速准确、可靠性高，易于维护的特点。

其次，应用自主开发的多圆弧叶片造型程序，对具有试验结果的NASA STAGE35单级轴流压气机进行反演设计验证。根据NASA STAGE35单级轴流压气机原始流道和气动参数，作S2通流计算反演设计STAGE35压气机。根据通流计算结果，使用开发的锥面多圆弧程序对STAGE35压气机叶片进行气动设计。利用数值模拟仿真技术，对该反演压气机进行数值验证，并根据三维分析结果反复改进，最后得到与气动参数相匹配的反演STAGE35压气机，其性能与原始压气机相当或略有提高，验证了程序的可用性。

最后，将开发的多圆弧叶片造型程序应用于多级轴流压气机的气动设计。以九级轴流压气机作为研究对象，根据九级压气机的S2通流计算结果，使用开发的锥面多圆弧叶片造型程序对九级压气机各排叶片进行造型设计，并对设计结果进行数值模拟验证，根据数值计算的后处理分析，反复改进优化，最终得到一个各参数较为匹配、性能较高的设计方案，该方案的近设计点数值计算结果为流量26.27kg/s，压比5.078，效率88.12%，喘振裕度22.5%，与设计指标基本相符，说明锥面多圆弧叶型应用于多级轴流压气机可以获得较高的压气机性能，开发的锥面多圆弧程序可以实用。