高亚音扩压叶栅的弯叶片适用性研究

发布时间：2020-04-16 23:59

【摘要】：弯叶片作为一种提高压气机气动性能的手段,在设计中得到了广泛地应用。此外,在压气机的初步设计中,稠度也是一个至关重要的参数。因此,本文通过改变叶型折转角、子午收缩比构造了三种扩压环境的叶栅(40°折转角0.8收缩比、40°折转角0.9收缩比和50°折转角0.8收缩比),将稠度考虑在内,研究弯叶片在高亚音扩压叶栅中的适用条件,探讨不同扩压环境的叶栅中稠度和弯叶片之间的匹配,寻找稠度和弯曲叶片的最佳匹配规则,以上的研究都是基于最小损失冲角工况。首先,对三种扩压叶栅进行变冲角特性(包括总压损失、扩压因子和落后角)的研究。由于本文后续的研究是在最小损失冲角工况,所以对40°折转角的两种叶栅仅分析了参考工况附近的冲角范围,不涉及正、负失速冲角;而几何折转角为50°时,叶栅的负荷很高,导致分离尺度大,稳定工作范围相对较小,因此,为了更好地研究弯叶片在变工况时的作用,故研究范围延伸到正、负失速冲角。其次,分析了稠度和弯叶片在不同叶栅中对扩压能力的影响。结果表明:从静压升系数和气流折转角来看,40°折转角0.8收缩比的叶栅中,稠度的影响高于弯角;收缩比为0.9时,弯角的作用大于稠度;而50°折转角叶栅中,稠度和弯角的比重相当。从扩压因子进行分析,三种叶栅中稠度对扩压因子的影响都很微弱,当叶栅处于一个大的扩压环境时(θ=50°),扩压因子随着弯角的增加明显增大。最后,探讨了稠度和弯叶片在不同叶栅中对流动损失的影响,并分析了弯叶片的收益。结果表明:当Dimin≥0.5时,弯叶片具有好的收益,这说明在高亚音扩压叶栅中弯叶片若想发挥作用,对叶栅的扩压因子是有要求的。在50°折转角叶栅中,Dimin ≥0.54,扩压能力高,弯叶片收益高达15%以上。因此,对本文所研究的高亚音扩压叶栅,弯叶片的适用条件为较大的几何折转角,此时稠度和弯角的合理匹配为:正弯20°与稠度1.4,此时ωimin达到最小;正弯30°与稠度2.2,此时叶栅具有很高的静压升系数。
【图文】：

图 1-1 C148 静叶壁面流动显示[4]图 1-2 经过再设计的高负荷风扇级[5]W.John Calvert 和 Paul R.Emmerson 等人[5]对一种先进的两级军用风扇的级间匹配问题进行了一系列研究，包含可变进口导叶对其产生的影响。在此基础上明确了第一级叶片所需的工况条件，然后利用准三维计算方法设计了满足气动条件范围的叶片型线，达到了预期的流量、压比和效率。采用激光风速仪和高灵敏度压力

图 1-1 C148 静叶壁面流动显示[4]图 1-2 经过再设计的高负荷风扇级[5]W.John Calvert 和 Paul R.Emmerson 等人[5]对一种先进的两级军用风扇的级间匹配问题进行了一系列研究，包含可变进口导叶对其产生的影响。在此基础上明确了第一级叶片所需的工况条件，然后利用准三维计算方法设计了满足气动条件范围的叶片型线，，达到了预期的流量、压比和效率。采用激光风速仪和高灵敏度压力
【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】：2019
【分类号】：V232.4

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本文编号：2630192