低反力度超音速压气机静子叶型及流动控制研究

发布时间：2020-02-16 23:39

【摘要】：本文以某三级低反力度压气机第一级静叶为研究对象,利用数值模拟的方法在二维模型下研究超声速来流条件时流道内部的流动现象,较全面地分析了抽吸形式以及叶片几何构型对超声速低反力度静叶气动性能的影响,拟解决超声速压气机内部出现的附面层分离和激波形成的干涉问题。首先,对数值软件FINE/TURBO进行介绍,并进行网格无关性验证。系统地分析了网格布点数和布点方式对流动的影响,给出相对完善的抽吸网格拓扑结构。随后通过分析边界条件和收敛方式,提出了比较合理的计算方案,最后给出了评估压气机性能参数的计算公式。之后,通过对原型方案的分析可知,超声速来流条件下的大折转扩压静叶栅内出现的附面层分离现象极其严重,因而利用抽吸来控制分离现象是必要的。之后从抽吸压力、抽吸槽位置、抽吸槽宽度三个方面对流动控制进行探索,并获得最合适的抽吸方案。研究结果表明:当抽吸位置位于55%-60%之间、抽吸槽宽度为叶片轴向长度的3%-5%时,静子获得的静压比最高达到1.82,总压损失系数小于0.08。抽吸率在5%左右时,附面层分离得到有效控制,激波与附面层干涉现象得到缓解。最后,利用14参数法对带有合理抽吸方案的二维叶型进行参数化造型。研究叶片最大厚度大小与斜率、进出口厚度斜率、前尾缘半径与长宽比对流动的影响,分析了静叶栅流动参数的变化规律以及内部激波模式转化现象。随后从背压和进口气流角两方面对变工况条件下进行流动分析,可以发现:当背压增大时,可以通过增大抽吸量稳定流道内部的激波分布;负攻角状态相比正攻角状态可以拥有更加稳定的激波结构。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233

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本文编号：2580247