【摘 要】
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高性能航空发动机要求压气机具有更高的效率来减轻油耗,需要更高的级增压比来缩小尺寸,减轻重量。现在多采用提高叶尖速度和增大叶片弯角的手段来提高压气机的增压能力,然而叶尖速度不能无限提高而且提高叶尖速度会增大流动损失;叶片弯角过大也会造成严重的附面层分离,特别是大攻角下,轴流压气机吸力面气流极易发生大面积的附面层分离。本文采用叶片开缝对压气机叶片流场进行流动控制。本文在某型压气机静子叶栅上设计了一种新
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高性能航空发动机要求压气机具有更高的效率来减轻油耗,需要更高的级增压比来缩小尺寸,减轻重量。现在多采用提高叶尖速度和增大叶片弯角的手段来提高压气机的增压能力,然而叶尖速度不能无限提高而且提高叶尖速度会增大流动损失;叶片弯角过大也会造成严重的附面层分离,特别是大攻角下,轴流压气机吸力面气流极易发生大面积的附面层分离。本文采用叶片开缝对压气机叶片流场进行流动控制。本文在某型压气机静子叶栅上设计了一种新型的S型射流缝和传统的直线型射流缝,并将其性能及流场结构互相比较,研究其对叶栅流场控制效果。结果表明:0°和-5°攻角时,叶栅开缝总压损失略微增大,但S型射流缝叶栅增大的损失较小,优于直线型射流缝叶栅;在15°攻角时,叶栅开缝射流能较大幅度减小总压损失,改善流场结构,在射流缝进口马赫数相同时,S型射流缝出口气流马赫数相较直线型射流缝出口提高了45%,对角区分离改善情况更好,S型射流缝叶栅对流动情况的改善程度依然优于直线型射流缝叶栅。S型射流缝叶栅是一种优于直线型射流缝叶栅的射流缝结构。本文对Stage 35静子叶片不同高度开缝进行了数值研究。分别设计了开缝高度分别为10mm(25%叶高)、20mm(50%叶高)、30mm(75%叶高)、40mm(100%叶高)的四种方案。研究发现,在静子叶片上开缝使压气机效率提高了0.21%~1.67%,但总压比仅降低了0.12%~0.50%;在本文选取的开缝位置处,射流缝高度越高,对流场的改善效果越好,射流缝高度为40mm时,开缝效果最好。
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