葉片式封嚴(yán)及葉片設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、對于高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)，各級葉片出口與進(jìn)口逆壓力差很大，靜子葉根處泄漏損失很大，本文提出一種葉片式封嚴(yán)裝置，希望通過采用葉片式封嚴(yán)取代常規(guī)的篦齒封嚴(yán)，實(shí)現(xiàn)抑制甚至消除轉(zhuǎn)靜部件之間的泄漏。為此，本文首先設(shè)計(jì)一高負(fù)荷壓氣機(jī)級，通過此壓氣機(jī)級靜子容腔中分別加入篦齒封嚴(yán)和葉片式封嚴(yán)進(jìn)行對比分析，并對封嚴(yán)葉片設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。
　　對于高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)第一級轉(zhuǎn)靜子設(shè)計(jì)，本文采用傳統(tǒng)S1/S2兩類流面結(jié)合優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。對本文高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)

2、第一級轉(zhuǎn)靜子進(jìn)行 S2通流設(shè)計(jì)，并通過修改子午面流道研究其對葉型氣動性能的影響。得出：轉(zhuǎn)子通道收縮越大，整個(gè)葉高區(qū)域損失越小，效率和壓比越大，出口絕對氣流角越小，有利于靜子設(shè)計(jì)；靜子通道收縮越大，葉中區(qū)域擴(kuò)散因子越小。
　　以S2流面通流設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對各葉高回轉(zhuǎn)面葉型進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，并積疊成三維葉片，通過比較回轉(zhuǎn)面流動與相同葉高三維葉片 S1流面流動情況，校驗(yàn)回轉(zhuǎn)面計(jì)算與三維計(jì)算流場的吻合性。利用實(shí)驗(yàn)室自動優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，將回轉(zhuǎn)面優(yōu)化

3、設(shè)計(jì)與準(zhǔn)三維葉片設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，對初始設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)面葉型進(jìn)行氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　利用實(shí)驗(yàn)室葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺，對上述積疊的三維葉片進(jìn)行包括子午面通道、積疊線彎、掠以及安裝角在內(nèi)的多變量三維優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)流量6.295kg/s，設(shè)計(jì)目標(biāo)總壓比2.092。優(yōu)化得到流量和總壓比接近設(shè)計(jì)目標(biāo)，等熵效率為90％，失速裕度為14.2%的轉(zhuǎn)子葉片。通過對比級環(huán)境下靜子流場計(jì)算和單獨(dú)靜子流場計(jì)算結(jié)果，得出單靜子計(jì)算可以模擬級環(huán)境下靜子流場，并

4、對單靜子進(jìn)行三維優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到等熵效率85.1%，失速裕度11.5%的級。
　　本文提出葉片式封嚴(yán)技術(shù)，用于減少發(fā)動機(jī)泄漏損失、增大發(fā)動機(jī)推力、降低發(fā)動機(jī)耗油率、提高發(fā)動機(jī)效率。葉片式封嚴(yán)是基于帶箍環(huán)葉片的基礎(chǔ)上，在靜子容腔中輪轂一側(cè)安裝一圈靜子封嚴(yán)葉片，靜子封嚴(yán)葉片葉尖與靜子內(nèi)環(huán)之間留有間隙避免轉(zhuǎn)靜碰擦，封嚴(yán)葉片根據(jù)壓氣機(jī)工作原理設(shè)計(jì)，葉片隨輪轂轉(zhuǎn)動產(chǎn)生逆泄漏流方向的作用力，從而減少甚至消除轉(zhuǎn)靜配合處的間隙泄漏。采用全三維數(shù)值模