高亚音速轴流压气机平面叶栅流场数值模拟与叶型优化

发布时间：2025-03-15 06:25

　　 以设计点入口马赫数为0.75的某高亚音速轴流压气机典型CDA叶型为研究对象,基于NUMECA软件建立叶栅模型并划分网格,用ANSYS CFX软件对不同攻角、不同入口马赫数时叶栅通道内流场进行仿真计算,并描述了损失特性随冲角和入口马赫数的变化情况。将计算结果同试验结果相对比,验证了算法的有效性。然后通过自编程序进行叶型优化,改变了部分攻角下的攻角特性。计算结果表明:相较于原始叶型,优化叶型总压损失更低,工作范围更大;在设计工况及非设计工况下,在保证正攻角工作范围裕度的前提下,优化叶栅的攻角工作范围均向负攻角工作范围方向拓宽。

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【部分图文】：

图1 叶栅模型

以某型燃气轮机压气机的第一级静叶距叶根5.4%处叶根截面为研究对象,计算区域延伸至叶栅入口1倍弦长,出口段3倍弦长处。叶栅模型如图1所示,叶栅截面参数如表1所示。表1叶栅参数Tab.1Parametersofcascade参数数值相对叶高0.054节距/mm....

图2 网格模型

计算网格如图2所示。网格划分后,应用AnsysCFX流体分析软件进行三维计算,后处理时分析中间截面。根据叶栅内实际流动情况,控制方程选择Navier-Stokes方程,湍流模型采用SST及GammaTheta转捩模型。使叶片几何模型上下截面相同,高度取100mm,结合进口给....

图3 进口总压、总温沿周向分布

设定进口湍流强度为5%(中等),在CFX的前处理器中,入口条件指定气流的入口总压、总温,初场按进口边界条件给定为不均匀初场。出口条件给定出口静压。叶片上下截面设定为对称边界,叶片交界面设定为传递性周期边界。收敛准则设置最大迭代步数为4000,残差设置为1.0E-6。进口处考虑边....

图4 叶片表面静压系数沿轴向分布

设计入口马赫数0.75、0°攻角下,得到两组叶片表面静压系数分布对比如图4所示。图4表明按CFD计算结果得到,叶片表面静压系数分布,与试验测量得出结果吻合较好。设计点马赫数为0.75时,总压损失系数随攻角的变化如图5所示。

本文编号：4035306