矩形擴(kuò)壓葉柵中應(yīng)用葉尖小翼的性能研究.pdf

1、隨著航空工業(yè)的迅猛發(fā)展,航空發(fā)動(dòng)機(jī)向著高推重比、低耗油率、高效率和安全性方向飛速發(fā)展,而壓氣機(jī)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,主要的發(fā)展方向是更高的壓比,更高的效率及更大的級(jí)負(fù)荷。其中,壓氣機(jī)級(jí)負(fù)荷的提升將導(dǎo)致葉頂泄漏更加嚴(yán)重,葉片分離更加容易。諸多研究表明,葉頂泄漏流動(dòng)所造成的能量損失在壓氣機(jī)總損失中占舉足輕重的分量。削弱葉頂泄漏流動(dòng),對(duì)于改善壓氣機(jī)氣動(dòng)性能具有可觀的效果,因此,有效地抑制壓氣機(jī)葉頂泄漏流動(dòng)成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的重要研究方

2、向之一。受到飛機(jī)翼梢小翼的啟發(fā),在壓氣機(jī)葉片頂部加裝葉尖小翼來(lái)改善葉柵氣動(dòng)性能是本論文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　 本論文通過(guò)低速風(fēng)洞吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同間隙和不同沖角下原始葉型(即不帶有葉尖小翼的葉片)、帶有吸力面葉尖小翼的葉型、帶有壓力面葉尖小翼的葉型和帶有組合小翼的葉型(即既帶有吸力面葉尖小翼又帶有壓力面葉尖小翼的葉片)出口截面的氣動(dòng)參數(shù)和上端壁壁面靜壓分布,研究葉尖小翼的應(yīng)用對(duì)于改善矩形擴(kuò)壓葉柵氣動(dòng)性能的影響及其機(jī)理。
　

3、　 與原始葉型相比,帶有吸力面葉尖小翼的葉型有效地削弱了葉頂泄漏渦的尺度和強(qiáng)度,從而降低了矩形擴(kuò)壓葉柵總的能量損失,有效地改善了葉棚流場(chǎng)氣動(dòng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在0°沖角、葉頂間隙為1.0%H(即葉頂間隙為1%葉片高度)工況下,帶有吸力面葉尖小翼的葉型改善葉柵氣動(dòng)性能效果最為明顯。而壓力面葉尖小翼的應(yīng)用增加了葉頂泄漏渦的強(qiáng)度,增大了葉柵的能量損失,惡化了葉柵流場(chǎng)氣動(dòng)性能。組合小翼受到吸力面?zhèn)刃∫砗蛪毫γ鎮(zhèn)刃∫淼墓餐绊?對(duì)葉柵流場(chǎng)的氣

4、動(dòng)性能影響不是十分明顯。
　　 在不同沖角下,原始葉型的能量損失波動(dòng)較為強(qiáng)烈,而帶有吸力面葉尖小翼的葉型能量損失在不同沖角下變化比較平穩(wěn)。吸力面葉尖小翼的應(yīng)用一方面降低了葉柵的能量損失,提高了葉柵的效率;另一方面,使得葉棚變沖角特性變化更加平穩(wěn)。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在較大負(fù)沖角下,壓力面葉尖小翼和組合小翼的應(yīng)用不但沒(méi)有降低葉柵的能量損失,反而加劇了葉柵的壓力面分離程度。
　　 本論文通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)原始葉型和帶有吸力面葉尖小