● 摘要
在轴流压气机中，弯掠叶片技术得到极大的发展和应用，是重要的研究方向。掠形叶片尤其是前掠转子具有良好的气动性能，在解决了强度和振动问题后得到了工程应用；但是弯曲转子叶片尚未得到应用，研究也比较少。本文对轴流压气机跨音转子叶片的重心积叠线进行周向弯曲，研究表明，反弯曲转子叶片在超跨音流场中表现出良好的气动性能，在没有降低失速裕度的同时明显提高了效率。主要原因是：叶尖处的前掠效应控制了通道激波；通道静压反“C”型分布改善了径向压力梯度。转子叶片受力复杂，设计和应用都必须考虑静强度与变形等情况。本文借助ANSYS和NUMECA软件集成的方法进行初步的流固迭代计算，分析了转子叶片的静强度及其流固交互作用导致的变形。由于承受很大的应力，有较大的变形，最终没能够保持良好的气动性能，本文算例中转子叶片的-5度反弯曲设计还需要进一步改进。转子叶片的设计必须达到气动、强度、振动、耦合和疲劳等之间的协调。由于反弯曲叶片没有自有的弯矩补偿效应，带来了较大的变形和气动性能改变，说明了大幅度反弯曲设计的高负荷转子叶片在压气机中应用的难度。本文的工作为轴流压气机弯曲转子叶片的设计探索了初步的方法和经验。