前缘几何对高负荷压气机叶型气动性能影响研究
发布时间：2020-10-08 22:27
压气机设计采用高负荷叶型,可增加单级压气机级负荷和减少单级压气机叶片数,进而实现减轻压气机级重量,提高发动机推重比。在高空巡航条件下,随着压气机级负荷的提高,高负荷压气机叶片容易发生边界层分离,分离导致压气机性能急剧恶化。在压气机中边界层流动主要包含叶片表面边界层(尤其是吸力面边界层)和端壁边界层,并且两者的流动特性相关性很大。叶片前缘作为叶片表面边界层的起始位置,前缘几何形状的改变将会影响叶片表面边界层的发展；另一方面,高负荷叶型通常采用大弯角设计方法,在通道逆压梯度作用下吸力面流动容易发生分离,同时因端壁角区分离是吸力面边界层和端壁边界层耦合的结果,所以前缘形状改变对角区分离同样具有重要影响。本文针对高负荷压气机叶片前缘几何变化对叶片吸力面边界层和角区三维流动的影响,细致地开展了以下三方面的工作：1.前缘几何形状对高负荷压气机叶型边界层发展演化影响的研究。采用数值模拟手段研究了具有圆弧前缘形状的IET-ULCA(C)和具有椭圆弧前缘的IET-ULCA(E)两种叶型在多工况条件下边界层特性,细致地分析了前缘几何形状对前缘区域流动分离、转捩和再层流化的作用,前缘几何形状对吸力面边界层发展的影响,同时研究了来流雷诺数和湍流度对高负荷压气机叶型边界层特性的影响。2.前缘几何形状对高负荷压气机叶型的气动性能的实验研究。利用三孔探针测量和表面静压测量实验手段研究了低雷诺数(≤2.0×105)、低湍流度(≤1.0×105)条件下两种不同前缘几何形状的高负荷压气机叶型的气动性能,分析了前缘几何形状对叶型损失的影响。3.前缘几何形状对高负荷压气机叶栅气动性能的实验研究。通过实施表面流动显示实验探索高负荷压气机吸力面流动特点,以及利用七孔探针测量实验手段扫掠高负荷压气机叶型的特定出口截面,研究了在无间隙泄漏流动前提下,前缘几何形状对高负荷压气机叶栅内部的强烈三维流动和气动性能的的影响,另外分析了雷诺数变化后不同前缘几何的高负荷压气机叶片气动性能的相应变化。
【学位单位】：中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：V233
【部分图文】：
商用航空领域，出于对高效、低耗巧率的追求，总压比已经巧到了邋４０邋ｔ＾ＬｈＷ。逡逑压气机部件占到了发动机总重的３５？４０斯而级数越多的压气机其全寿命维护逡逑成本通常更高昂［１］。图１．１为用于商用航空的ＰＷ４０００－９４机型的剖视图，其特逡逑征是高涵道比，高效高压比，低污染排放，高祸轮进口温度，低噪声。逡逑图１．１：邋ＰＷ４０００－９４机型剖视图逡逑
其压气机工作弦长雷诺数处在２．０邋Ｘ邋１０５邋＾邋４．０邋Ｘ邋１０５之间，而在航逡逑空发动机中，因为机型巡航高度一般在１０ｋｍ邋１＾＾上，此时弦长雷诺数通常在逡逑０．４邋Ｘ邋１０５逦１．６邋Ｘ邋１０５之间。图１．２为某型号满扇发动机各部件雷诺数随飞行高逡逑度的变化趋势，随着飞行高度的X椉樱蛊考睦子锸鸾ソ档停淅着靛义鲜υ冢保板澹欤希担矗靛澹兀保埃怠Ｔ诘屠着凳跫拢吒汉裳蛊缎捅砻姹呓珏义喜慊峥焖賆椇瘢涣硗馑孀叛蛊陡汉傻牟欢咸岣撸谇磕嫜固荻茸饔孟乱镀义媳砻姹呓绮慵追掷耄呓绮阋坏┓掷耄蚧嵩斐纱蟮钠鹗В档鸵镀鲥义涎鼓芰Γ贾卵蛊阅苎杆傧陆担踔烈⒀蛊倩虼瘛ｅ义希模澹睿簦铮钔ü笛檠芯咳衔缎捅呓绮愕牡ノ幻婊斡氲钡乇呓绮惚咴邓馘义隙鹊牧⒎匠烧龋⒏隽思扑愕ノ幻婊齈櫟木楣剑海靛澹藉澹茫祝桑盐腻义仙⑾凳宋呓绮惚咴邓俣取Ｓ烧庖还娇芍ノ幻婊斡氲钡乇呓绮沐义系谋咴邓俣鹊牧⒎匠烧
本文编号：2832844
【学位单位】：中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：V233
【部分图文】：
商用航空领域，出于对高效、低耗巧率的追求，总压比已经巧到了邋４０邋ｔ＾ＬｈＷ。逡逑压气机部件占到了发动机总重的３５？４０斯而级数越多的压气机其全寿命维护逡逑成本通常更高昂［１］。图１．１为用于商用航空的ＰＷ４０００－９４机型的剖视图，其特逡逑征是高涵道比，高效高压比，低污染排放，高祸轮进口温度，低噪声。逡逑图１．１：邋ＰＷ４０００－９４机型剖视图逡逑
其压气机工作弦长雷诺数处在２．０邋Ｘ邋１０５邋＾邋４．０邋Ｘ邋１０５之间，而在航逡逑空发动机中，因为机型巡航高度一般在１０ｋｍ邋１＾＾上，此时弦长雷诺数通常在逡逑０．４邋Ｘ邋１０５逦１．６邋Ｘ邋１０５之间。图１．２为某型号满扇发动机各部件雷诺数随飞行高逡逑度的变化趋势，随着飞行高度的X椉樱蛊考睦子锸鸾ソ档停淅着靛义鲜υ冢保板澹欤希担矗靛澹兀保埃怠Ｔ诘屠着凳跫拢吒汉裳蛊缎捅砻姹呓珏义喜慊峥焖賆椇瘢涣硗馑孀叛蛊陡汉傻牟欢咸岣撸谇磕嫜固荻茸饔孟乱镀义媳砻姹呓绮慵追掷耄呓绮阋坏┓掷耄蚧嵩斐纱蟮钠鹗В档鸵镀鲥义涎鼓芰Γ贾卵蛊阅苎杆傧陆担踔烈⒀蛊倩虼瘛ｅ义希模澹睿簦铮钔ü笛檠芯咳衔缎捅呓绮愕牡ノ幻婊斡氲钡乇呓绮惚咴邓馘义隙鹊牧⒎匠烧龋⒏隽思扑愕ノ幻婊齈櫟木楣剑海靛澹藉澹茫祝桑盐腻义仙⑾凳宋呓绮惚咴邓俣取Ｓ烧庖还娇芍ノ幻婊斡氲钡乇呓绮沐义系谋咴邓俣鹊牧⒎匠烧
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