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基于S1/S2两类流面二维气动设计是航空轴流压气机设计主要步骤,密流比和回转面半径是影响S1流面流动的两个重要参数,因此本文从二维流动入手,采用流场数值计算方法研究密流比和回转面半径对回转面叶栅气动性能影响对于压气机二维叶型设计具有重要意义。
针对一高压比压气机级在 10%、50%、90%叶高进行了回转面二维特性研究,验证实际流动的回转面二维特性。结果表明,在设计点和喘点,轴流压气机转子叶片通道 10%、50%叶高处符合回转面二维流动,90%叶高处流动由于较强的三维性,可能形成音速喉道,造成三维流动与回转面二维流较大差别,但在回转面叶型设计时流道采用线性分布不会产生喉道;轴流压气机静子叶片通道10%至90%叶高符合回转面二维流动。证实对于轴流压气机转静子三维叶片在10%~90%叶高范围内采用二维设计方法是可行的。
研究了密流比对超音转子、高亚音转子和静子回转面叶栅气动性能和流场的影响规律。结果表明,对于超音叶栅,随着密流比增加,吸力面附面层厚度减小,总压比增大,效率升高,结尾正激波前移,耐反压能力下降;对于高亚音叶栅,随着密流比增加,吸力面附面层厚度减小,低损失气流角增大且低损失范围增大,落后角减小,气流转角增大;对于静子叶栅,随着密流比增加,气流转角增大,低损失范围向正攻角方向移动且范围增大,最小总压损失系数点对应的总压损失系数基本不变。
研究了回转面半径对超音转子、高亚音转子和静子回转面叶栅气动性能和流场的影响规律。结果表明,对于超音叶栅,随着回转面半径增加,尾迹区范围减小,总压比不变,效率升高但激波位置前移,耐反压能力下降。随着回转面半径增大,回转面半径对超音叶栅性能影响减小;对于高亚音转子和静子叶栅,回转面半径影响不明显。
针对一高压比压气机级在 10%、50%、90%叶高进行了回转面二维特性研究,验证实际流动的回转面二维特性。结果表明,在设计点和喘点,轴流压气机转子叶片通道 10%、50%叶高处符合回转面二维流动,90%叶高处流动由于较强的三维性,可能形成音速喉道,造成三维流动与回转面二维流较大差别,但在回转面叶型设计时流道采用线性分布不会产生喉道;轴流压气机静子叶片通道10%至90%叶高符合回转面二维流动。证实对于轴流压气机转静子三维叶片在10%~90%叶高范围内采用二维设计方法是可行的。
研究了密流比对超音转子、高亚音转子和静子回转面叶栅气动性能和流场的影响规律。结果表明,对于超音叶栅,随着密流比增加,吸力面附面层厚度减小,总压比增大,效率升高,结尾正激波前移,耐反压能力下降;对于高亚音叶栅,随着密流比增加,吸力面附面层厚度减小,低损失气流角增大且低损失范围增大,落后角减小,气流转角增大;对于静子叶栅,随着密流比增加,气流转角增大,低损失范围向正攻角方向移动且范围增大,最小总压损失系数点对应的总压损失系数基本不变。
研究了回转面半径对超音转子、高亚音转子和静子回转面叶栅气动性能和流场的影响规律。结果表明,对于超音叶栅,随着回转面半径增加,尾迹区范围减小,总压比不变,效率升高但激波位置前移,耐反压能力下降。随着回转面半径增大,回转面半径对超音叶栅性能影响减小;对于高亚音转子和静子叶栅,回转面半径影响不明显。