超音来流条件下附面层抽吸对压气机气动性能影响的研究

发布时间：2020-06-04 07:09

【摘要】：压气机作为航空发动机核心部件之一,提高其单级压比可以有效减少发动机级数、提高推重比。而作为提高单级压比的有效手段之一,叶尖轮缘速度的增加将会导致流动超音,使得流道内生成激波。激波一方面可以改善气流静压升,另一方面会使得流动损失增加,这种特性也使得激波成为超音速压气机研究核心之一。因此本文以典型超音速叶型为研究对象,分析气动参数的影响,深入研究抽吸方法对叶栅流道激波结构和气动参数的影响,分析激波损失结构。本文首先通过超音速平面叶栅DLR-PAV-1.5,进行数值方法和网格无关性验证,模拟结果与实验结果基本一致,证明了数值方法的准确性。通过对影响流场的气动参数进行研究,分析参数改变对流场激波结构和气动性能的影响,分析总结了不同工况的叶栅流场激波结构。对DLR-PAV-1.5叶栅进行不同抽吸位置、抽吸量的模拟计算,得到了较好的抽吸方案。该方案的抽吸位置在距叶栅前缘0.65轴向弦长处,抽吸量为进口流量的0.204%,其总压损失系数相比设计工况减少2.65%。通过对比不同抽吸角度,得出了在相同抽吸压力下,垂直抽吸方案的抽吸流量比顺流抽吸方案提高了10.3%、比逆流抽吸方案提高了19.1%。通过对比三种抽吸槽构型,得出了倒斜角抽吸结构(SS3方案)抽吸效果更佳,在相同抽吸压力下,其抽吸量比垂直抽吸结构(SS1方案)提高22%。对单槽抽吸、双槽抽吸方案进行对比分析,结果表明双槽抽吸方案有效改善了原单槽抽吸方案,该方案总压损失系数对比设计工况结果减少3.37%。通过激波损失模型分析方法,发现在0.65抽吸位置进行抽吸可明显减小通道激波损失,而在0.75抽吸位置则效果不佳。叶型损失随着抽吸位置的后移有所减小,脱体弓形激波造成的损失基本不受抽吸量影响。
【图文】：

示意图,二维分离,附面层,示意图

复杂性也使流场损失大大增加，旋涡结构也被命名为通道涡、泄露复杂的涡系结构。较高的逆压梯度和内部流动更为复杂的情况下，轴流压气机发生流较高，而且压气机随着载荷的不断提高，分离对其性能也将造成更加此对压气机内的流动分离进行细致的了解分析，并且通过对边界层控制优化压气机的内部流场、以对压气机的总体性能进行优化提高。动分离中层流与湍流附面层发生分离时有很大不同，湍流附面层在不会有明显的分离点出现，非定常性更为明显。尽管如此，两者在分象基本一致。流场存在逆压梯度和流体具有粘性是附面层发生分离 1-1 所示的即为二维下的流动分离，由于壁面的几何形状，近壁面的在速度梯度，加之流体的粘性应力，流体在流经叶栅时会存在减速升面层厚度增加。附面层厚度不断积累一定程度，又在流场中的逆压梯面层逐渐从叶片表面分离，壁面分离便随之产生，分离流体与主流区低流体速度并使得流动更为无序，因此，流动损失随着分离程度不断

旋涡模型,烟迹,学位论文

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文流动损失造成很大影响，并且从很早开始，就有大意义的旋涡模型。，Herzig 等[4]就用烟迹实验的方式向世人证明了on 等[5]通过实验的方式验证了马蹄涡概念，如图形成，，一部分不断发展，逐渐融入到下个通道中力面向下游发展。
【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】：2018
【分类号】：V233

【参考文献】