跨声速附面层吸气式压气机叶型设计研究

摘要

压气机技术是现代航空发动机设计的一项重要技术。压气机的单级压比不断提高，从而使得压气机整机的尺寸缩小，重量减轻。提高单级压比的重要途径之一，就是提高动叶的叶尖速度，这同时就会造成叶尖的超音速。本文主要内容是借助于CFD技术，对跨音速的大转角压气机动叶设计进行了数值研究，主要包括：动叶最大厚度位置、动叶叶栅节距对跨音速吸气压气机的影响，动叶吸气位置和吸气量对叶栅内流动的影响，从而得到了一些有价值的结果附面层吸除能够改善叶栅附面层的流动，使其承受逆压梯度的能力加强，增加叶片负荷并提高叶栅扩压能力。最大厚度位置在跨音速压气机中尤为重要，合理的最大厚度位置既可以减小激波损失也可以为最大厚度后面的扩压段提供合理的载荷分布。吸气位置和吸气量的变化对叶栅气动性能有很大影响，合理的吸气位置和吸气量可以抽除附面层的高熵气体，使附面层的分离得到抑制。本文通过和未抽气原型的对比发现，附面层吸除能提高叶片负荷，减小吸力面的分离区，提高气流折转角，并最终减少叶栅出口处的总压损失。附面层抽吸，优化了附面层的力学行为。总的来说，通过附面层抽吸，对提高级的压比和效率有很大的潜力。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 跨音速附面层抽气压气机发展及现状

1.2.1 跨音速压气机发展历史及现状

1.2.2 附面层抽气技术的发展历史

1.3 压缩过程吸除流体的热力学原理及作用

1.3.1 附面层抽气技术的热力学原理

1.3.2 抽气对附面层的影响

1.4 压气机叶片设计方法简述

1.4.1 国外的研究进展

1.4.2 国内的研究现状

第2章 数值计算方法

2.1 计算模型和差分格式

2.1.1 CFD发展简史

2.1.2 控制方程

2.1.3 湍流模型

2.1.4 差分格式

2.2 计算网格

2.3 变最大厚度位置及动叶抽气计算

2.4 本章小结

第3章 最大厚度位置和叶栅稠度对流场的影响

3.1 最大厚度位置对流动的影响

3.1.1 最大厚度分布

3.1.2 最大厚度分布对激波的影响

3.1.3 最大厚度对叶片表面静压的影响

3.1.4 最大厚度位置对效率压比等参数的影响

3.2 叶栅稠度对动叶影响

3.2.1 叶栅稠度对激波的影响

3.2.2 叶栅稠度对静压分布的影响

3.2.3 叶栅稠度对其他参数的影响

3.3 原叶型喘振裕度计算

3.4 不同稠度下抽气量对流场的影响

3.5 本章小结

第4章 附面层抽气量及抽气方式对动叶栅流动影响

4.1 抽气量对流动的影响

4.1.1 抽气量对基波的影响

4.1.2 抽气量对效率、静压、压比的影响

4.2 组合抽气对流场的影响

4.2.1 组合抽气对叶栅激波的影响

4.2.2 组合抽气对效率、压比、静压的影响

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢