航空发动机在工作过程中,空气中的雾霾、盐分等悬浮颗粒物会被吸入到发动机内涵道中,这些颗粒物会附着在压气机叶片及壁面形成积垢,气路部件积垢会降低发动机工作效率,导致发动机油耗升高,严重时会引发喘振、发动机空中停车等故障。航空发动机在翼清洗是一种清除积垢的有效方法,但国内学者对积垢清除机理研究较少,对清洗流场边界层特性认识较浅,故本文针对发动机清洗流场边界层特性展开研究,并对清洗流场优化的参数进行实验验证。本文基于逆向扫描获得压气机流道模型,利用有限元软件划分网格,采用欧拉法对压气机叶片清洗流场进行数值研究,分析不同清洗工艺参数对流场边界层特性影响。建立清洗流场与叶片表面垢质颗粒冲刷力学模型,并通过发动机叶片清洗实验台验证清洗工艺参数对叶片清洗效果影响。论文主要开展了以下几项工作:(1)分析垢质颗粒在清洗流场中作用力,构建垢质颗粒冲刷力学模型,建立颗粒临界流体速度模型来预测垢质颗粒的去除。(2)通过逆向扫描获得CFM56-7B发动机一级压气机动叶和静叶叶片模型,建立发动机一级清洗流道模型。分析不同网格、控制方程和湍流模型的选择对清洗流场数值模拟精度和准确性的影响,选择适合于在翼清洗工况的网格、控制方程和湍流模型。(3)采用单粒子运动学分析法,以清洗液液滴为研究对象,构建了清洗液液滴运动学方程。在发动机清洗流场下,计算不同液滴直径、液滴速度、初始入射角和初始位置的情况下,分析液滴在风扇流场中的运动特性。对压气机叶片清洗流场进行数值研究,分析不同积垢程度和冷转转速对清洗流场边界层厚度、形状因子、壁面剪切力的影响,发现积垢的增加会提高壁面剪切应力,提高冷转转速可以增强清洗液输运能力。通过对清洗参数优化,获得最佳射流参数和冷转转速。(4)通过建立发动机在翼清洗实验台,利用称重法评估不同清洗工艺参数的清洗效果。结合垢质颗粒冲刷力学模型,优化清洗工艺参数,提高发动机在翼水洗效果。