● 摘要
在现代的高性能发动机中，压气机静子根部广泛使用篦齿封严结构。相关研究表明，篦齿泄漏流能够造成压气机效率和压比的下降，特别是在多级压气机内，泄漏流对主流流动的影响变得更加不可忽视。
本文提出了三种在压气机CFD计算中考虑篦齿泄漏流影响的方法，分别是在篦齿容腔与主流的上下游交界面处采用非连续对接方式、掺混面方式以及篦齿流动一维模型方式的流动变量传递方式。其中非连续对接方式是指在上下游交界面处直接传递篦齿容腔与主流通道的流动变量，该方式需要对篦齿容腔进行精细的网格划分，需要的网格数最多，因而计算量最大；掺混面方式是指在上下游交界面处将篦齿容腔与主流通道的边界条件设置为掺混面，该方式也需要对篦齿容腔进行精细的网格划分，但是需要的周向网格点数很少，因而总的网格数能大幅度减小，其计算量也大幅度减小；一维模型方式不需要篦齿网格，而是依据半经验公式，将篦齿容腔流动模化为一维轴对称流动，进而更新上下游交界面处主流通道的流动变量，该方式的计算量最小。由于非连续对接方式没有任何简化和假设，其计算精度最高，因而本文将其计算的某压气机CFD计算结果作为基准，分析了泄漏流对主流流动影响的基本规律，并验证了掺混面方式和一维模型方式预测泄漏流影响的准确性。
为了能在压气机的设计初期就能考虑篦齿泄漏流的影响，进而指导压气机设计，提高压气机性能，本文建立了一种基于压气机一维流动参数的泄漏流分析模型，该模型适用于任意级数的压气机。通过与某多级压气机的CFD计算结果对比，验证了这种泄漏流分析模型的准确性。