亞聲速重復(fù)級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)臺(tái)氣動(dòng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、壓氣機(jī)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的三大部件之一，其性能的提高一直以來受限于其內(nèi)部氣動(dòng)流場(chǎng)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。目前，進(jìn)行氣體動(dòng)力學(xué)研究的方法主要有理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。其中實(shí)驗(yàn)研究因其真實(shí)可靠，對(duì)另外兩種方法有著檢驗(yàn)和指導(dǎo)作用，在氣體動(dòng)力學(xué)研究上具有不可替代的作用。低速壓氣機(jī)試驗(yàn)臺(tái)是諸多實(shí)驗(yàn)裝置中較為特別的一種，相對(duì)于簡(jiǎn)單的風(fēng)洞葉柵試驗(yàn)它能夠更真實(shí)地模擬并測(cè)量實(shí)際工作狀態(tài)下的壓氣機(jī)流場(chǎng)，而相對(duì)于高跨聲速壓氣機(jī)試驗(yàn)臺(tái)他又有著測(cè)量精度高、

2、試驗(yàn)成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，因而在實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域廣受研究者的關(guān)注。
　　大連海事大學(xué)遼寧省船用小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在參考國(guó)內(nèi)外已有的壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)參數(shù)上，擬建設(shè)一臺(tái)亞聲速重復(fù)級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，從而為壓氣機(jī)三維流場(chǎng)的研究提供更翔實(shí)而準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文的研究目的就是為該壓氣機(jī)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行初步的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　首先，借助于NREC完成了氣動(dòng)設(shè)計(jì)部分的任務(wù)。由于設(shè)計(jì)目標(biāo)是重復(fù)級(jí)的壓氣機(jī)，本文先進(jìn)行了單級(jí)壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)，之后將性能優(yōu)異的

3、單級(jí)進(jìn)行復(fù)制后附于原級(jí)之后與原有級(jí)共同組成雙級(jí)的壓氣機(jī)。設(shè)計(jì)過程中，在求解簡(jiǎn)單徑向平衡方程的基礎(chǔ)上，采用等環(huán)量扭曲方法對(duì)動(dòng)葉進(jìn)行了扭葉片的設(shè)計(jì)，靜葉采用直葉片，其葉型根據(jù)葉片中徑的速度三角形進(jìn)行設(shè)計(jì)。在完成了100mm、150mm和200mm三個(gè)弦長(zhǎng)的單級(jí)設(shè)計(jì)之后，采用NUMECA軟件對(duì)三種弦長(zhǎng)的單級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，結(jié)果顯示，后兩個(gè)弦長(zhǎng)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的性能和更好的流場(chǎng)。
　　而后續(xù)對(duì)這兩個(gè)弦長(zhǎng)的雙級(jí)設(shè)計(jì)通過模擬結(jié)果

4、的分析發(fā)現(xiàn)，150mm弦長(zhǎng)的雙級(jí)設(shè)計(jì)流場(chǎng)惡化嚴(yán)重，從而使得該弦長(zhǎng)設(shè)計(jì)的整機(jī)性能參數(shù)不能滿足預(yù)定的目標(biāo)。另外，考慮到流場(chǎng)測(cè)試的空間便利性要求，最終選定了200mm弦長(zhǎng)的設(shè)計(jì)方案。
　　之后，對(duì)選定設(shè)計(jì)進(jìn)行了4個(gè)非設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速工況的數(shù)值模擬，得到了各工況下的壓氣機(jī)特性曲線。各個(gè)轉(zhuǎn)速下的特性曲線顯示了本文設(shè)計(jì)的壓氣機(jī)具有良好的變工況性能，結(jié)合設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的三維流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果，證明了本文的壓氣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。
　　最后是整個(gè)壓氣