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在航空发动机中,发动机的稳定性直接由风扇/压气机的稳定性决定。而在近失速工况下,压气中转子叶尖区存在明显的非定常流动现象,因此探究单转子叶尖区的非定常流动特征及其失速过程的发展规律,有利于增强对压气机失稳过程的认识。 为了对上述问题进行探究,本文以南京航空航天大学低速轴流压气机的第一级转子为研究对象,对其通道的流场开展了单通道和多通道的三维非定常数值计算。本文还针对不同大小的叶尖间隙,以及不同射流流量对转子叶尖非定常流动现象和失速过程的影响进行了探究。 首先本文针对该转子的叶尖非定常流动现象进行了单通道的非定常数值研究。研究表明,通道进口处高压团周期性的形成与发展过程,是叶尖非定常流动现象的主要特征。这种特征是由泄漏涡周期性的影响相邻叶片压力面,使得尾缘回流与主流堵塞所致。此外叶尖间隙的增加会使叶尖区更容易出现非定常的流动现象,并且间隙越大叶尖区的静压扰动范围越大,静压扰动强度越强。 其次,还对该转子的沿周向传播的流动结构和失速过程进行了多通道的非定常数值研究。研究表明,在近失速工况,叶尖区出现了多个沿周向传播,并且传播速度一致的高损失区流动结构。在一个非定常流动周期内,每个通道的流动结构与单通道计算结果一致;在对转子失速过程的研究中发现,叶尖尾缘回流在叶片吸力面上逐渐发展形成壁面涡,二次涡,前缘分离涡等流动结构;当间隙增加时,泄漏涡强度增强,这使得叶片尾缘回流的流体更容易在通道前缘堵塞,使转子提前进入失速过程。 最后本文针对叶尖射流对叶尖非定常流动和失速过程的影响进行了数值研究。研究表明,射流对叶尖非定常流动具有很好的抑制效果,当射流流量为0.4%的进口流量时,失速过程中流场内的失速初始扰动被有效抑制。