● 摘要
燃气涡轮发动机作为当今航空飞机的主要动力系统,其所起到的作用是相当关键的,尤其是其核心部件——轴流压气机和轴流风扇。由于作战需要,现代飞机要进行各种机动性很强的飞行动作,还要在恶劣的环境中维持飞行,这就需要航空发动机具备良好的工作稳定性和宽广的稳定工作裕度。为了提高发动机的推重比,人们追求高压比和小展弦比的先进轴流压气机/风扇,使得压气机向着高负荷、高叶尖切线速度的方向发展。但与此同时就导致了压气机内部出现强烈的三维激波结构,端壁区气流分离,以及二次流的影响。为了实现高的级压比,某些压气机转子设计的扭转程度较为厉害,这使得静子叶片吸力面入口会存在较大的正攻角,导致静子通道叶根附近出现较为明显的分离。因此,扩大压气机的稳定工作范围便显得更为重要,这不仅仅体现在提高转子的稳定工作裕度上,对于静子通道内出现的分离流动也是我们需要改善的方向。在当今众多扩稳方式中,效果最为明显,而且简便可行的方法就是运用机匣处理及轮毂处理技术,来抑制旋转失速和喘振等不稳定工作现象的发生。目前,国内外对于利用轮毂处理改善静子通道流动,进而提高压气机/风扇稳定工作裕度的研究还比较少,因此,对轮毂处理方法的研究是值得深入钻研探讨的新方向。 本文的工作主要集中在轴向直槽轮毂处理结构下处理槽轴向位置的确定,探索不同处理槽的控制参数对压气机内流动的影响,不同轮毂处理形式的比较研究以及对压气机/风扇性能的影响。利用数值模拟的手段对原有静子叶片通道轮毂壁面进行机匣处理,通过对计算所得到的流场进行分析,合适的处理机匣结构可以抑制或削弱泄漏流的影响,降低槽道下游引发的流动分离的程度,提高压气机/风扇的稳定工作裕度。
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