變軸向間隙對(duì)采用直、彎靜葉壓氣機(jī)性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高效率以及高推重比的發(fā)展方向?qū)簹鈾C(jī)部件性能提出了更高的要求。通過(guò)改變壓氣機(jī)通流部分的幾何形狀來(lái)提升壓氣機(jī)氣動(dòng)性能將會(huì)是一個(gè)有前途的發(fā)展方向?；谶@種認(rèn)識(shí)，本論文采用三維數(shù)值模擬的方法研究了一臺(tái)低速重復(fù)級(jí)壓氣機(jī)，研究的過(guò)程中通過(guò)變化其靜葉類型（分別使用直葉片與正彎曲葉片）以及動(dòng)、靜葉間軸向間隙來(lái)改變壓氣機(jī)通流部分的幾何形狀。
　　本文首先研究了原始軸向間隙下分別采用直靜葉和正彎曲靜葉的兩臺(tái)壓氣機(jī)的氣動(dòng)性能。結(jié)果表明：正

2、彎曲靜葉壓氣機(jī)的軸功與直靜葉壓氣機(jī)相比有所減小，軸功的減小對(duì)效率的提升是一個(gè)積極因素，從另一個(gè)側(cè)面也說(shuō)明正彎曲靜葉弱化了級(jí)間勢(shì)流干擾的強(qiáng)度。正彎曲靜葉的采用在全工況范圍內(nèi)都不同程度地提升了壓氣機(jī)的效率，同時(shí)喘振裕度也獲得提高。但是，與直靜葉壓氣機(jī)相比，氣流的折轉(zhuǎn)能力與通流能力有所下降。靜葉正彎曲改變了葉片表面的靜壓分布，在吸力面表面建立起了“C”型壓力分布，即沿徑向兩端壓力高，中間壓力低。端區(qū)的低能流體在壓差的作用下向中徑處移動(dòng)，從而有

3、效地防止了邊界層內(nèi)流體在端區(qū)的聚積。
　　本文在原始軸向間隙的基礎(chǔ)上構(gòu)造了兩種軸向間隙減小的方案，分別對(duì)采用直、正彎曲靜葉的壓氣機(jī)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，無(wú)論是采用直靜葉還是正彎曲靜葉的壓氣機(jī)，軸向間隙的減小使得壓氣機(jī)扭矩增加，說(shuō)明小軸向間隙增強(qiáng)了葉列間的勢(shì)流干擾，減小軸向間隙有助于提升壓氣機(jī)的總性能。但是，過(guò)小的軸向間隙又會(huì)惡化壓氣機(jī)的氣動(dòng)性能，使得壓氣機(jī)的喘振裕度降低。這說(shuō)明存在使得壓氣機(jī)獲得最佳氣動(dòng)性能的最佳軸向間隙。此外，近