题目：高压压气机亚音级若干关键设计技术研究

大涵道比先进涡扇发动机的高压压气机具有级数多、压比高、效率高和裕度宽的特点，其气动设计的关键是如何控制各排叶片的损失以及多级匹配。在提高高压压气机性能方面，国际上近期最主要的技术进步就是发展了CDA叶型和叶片三维造型设计技术。为此本文重点开展了这两方面先进技术的设计方法及流动机制研究，并利用所发展的低速模拟技术进行了对比实验研究。

在CDA叶型研究方面，本文发展了一种与常规叶型设计兼容的设计方法，提出了CDA叶型的厚度分布规律和中弧线分布规律。在深入分析高压压气机大量CDA叶型的几何和气动特点的基础上，经过参数相关性分析和大量数据的拟合后，提出了CDA叶型的厚度分布函数和中弧线弯角分布函数的一种通用表达式，而基于这两个通用函数表达式可以简便地生成叶型。实验验证结果表明该方法能够设计出高性能的CDA叶型。

在叶片三维造型的流动机理研究方面，重点研究了各种三维造型措施的效果及机制，以及流道形式和叶片负荷沿叶高分布对叶片三维造型效果及其机制的影响。首先，利用简化的无粘端壁平面叶栅模型，验算分析了弯、掠和倾等各种三维造型的效应及其流动机制。然后在单级压气机环境下，利用CFD技术对比分析了叶片负荷沿叶高不同分布规律和子午流道不同形式对各种三维造型效应的影响。研究发现在高压压气机中后级的亚音环境，虽然不同正交坐标系情况下三维造型定义方式不同，但其综合作用效果总是遵循组合分解规律，而且该规律不受负荷沿叶高分布和子午流道形式不同的影响。

在低速模拟研究技术方面，重点研究了压气机的低速模拟相似设计方法，并进行了单级大尺寸压气机的叶片三维造型低速模拟对比实验研究。首先发展了叶型的高低速相似设计方法，在此基础上进一步研究了压气机整级的低速模拟设计方法；利用所发展的低速模拟技术，完成了某高压压气机后面级的四级重复级低速模拟试验件，以及单级低速大尺寸压气机试验件的设计。最后依托单级低速大尺寸压气机试验台，完成了三维造型叶片的对比实验研究；通过详细的流场测量，对比分析了三维造型对于高负荷压气机性能、级间参数和内部流场等的影响；实验结果验证了本文分析的三维造型的主要效果和作用机制，但也表现出了高度的复杂性。