叶根倒角对微小型离心压气机气动性能的影响

发布时间：2020-12-09 07:13

　　为了研究叶根倒角对微小型离心压气机流场及气动性能的影响,对1个带有分流叶片的微小型离心压气机进行数值模拟及理论分析。结果表明:叶根倒角最小角度对主叶片及分流叶片表面的静压分布影响不大,压气机总压比几乎不变,但效率提高明显,最大可提高0.99%。压气机效率的提高,一方面是由于通道涡的削弱减小了损失;另一方面是主叶片吸力面根部附近低速区减小和流线弯曲程度降低,提高了根部附近的流通能力,减少了横向流动,从而减小了二次流的损失。另外,叶根倒角最小角度变大,降低了叶片出口处气流的不均匀性,从而减小了损失。 

【文章来源】：航空发动机. 2020年02期 第16-22页 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

叶轮性能曲线的数值模拟结果与试验对比

在传统机械加工中，倒角形状由倒角半径单独控制，倒角与相邻曲面保证严格相切[11]。但在离心压气机叶片加工中，满足相切条件的同时易引起刀具干涉造成端壁过切。为保持端壁的完整性，叶根倒角圆弧与轮毂壁面并不一定相切，如图3所示。因此，叶根倒角的几何结构主要由2个参数决定：倒角半径和最小角度（倒圆外切线与轮毂切线的最小夹角）[8]。模型倒角半径均为0.5 mm，叶根倒角最小角度分别取为30°、45°、60°、75°和90°（相当于无倒角）。不同叶根倒角最小角度下的倒角附近网格细节如图4所示。为了分辨叶轮叶根处的流场细节，在叶根附近进行网格加密，倒角沿径向网格点数为21个。其中叶片表面的第1层网格间距设为0.002 mm，壁面ymax<10，平均y+<1，满足湍流模型对近壁网格尺度的要求。经过网格独立性检验，最终网格总数约为164万，网格无关性的曲线此处从略。

模型倒角半径均为0.5 mm，叶根倒角最小角度分别取为30°、45°、60°、75°和90°（相当于无倒角）。不同叶根倒角最小角度下的倒角附近网格细节如图4所示。为了分辨叶轮叶根处的流场细节，在叶根附近进行网格加密，倒角沿径向网格点数为21个。其中叶片表面的第1层网格间距设为0.002 mm，壁面ymax<10，平均y+<1，满足湍流模型对近壁网格尺度的要求。经过网格独立性检验，最终网格总数约为164万，网格无关性的曲线此处从略。图4 主叶片前缘根部网格分布

【参考文献】：
期刊论文
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[2]小型弹用涡轮发动机发展综述[J]. 薛然然,李凤超,任立磊.  航空工程进展. 2018(01)
[3]基于ANSYS的离心压缩机叶轮结构优化分析[J]. 刘辉.  通用机械. 2017(11)
[4]端壁倒圆对高负荷压气机叶栅性能及流场影响的机理探究[J]. 李兰攀,楚武利,张皓光.  推进技术. 2017(12)
[5]叶根倒角对跨音轴流压气机气动性能的影响[J]. 高丽敏,蔡宇桐,李萍,李瑞宇.  机械工程学报. 2016(20)
[6]叶栅倒角对压气机角区流动影响的数值模拟和实验研究[J]. 王文涛,王子楠,耿少娟,张宏武.  工程热物理学报. 2016(05)
[7]压气机叶栅前缘边条技术的参数化数值研究[J]. 唐方明,伊卫林,陈志民,季路成.  航空发动机. 2015(03)
[8]叶身/端壁融合技术研究[J]. 季路成,田勇,李伟伟,伊卫林.  航空发动机. 2012(06)
[9]叶根倒角对离心叶轮气动性能的影响[J]. 康顺,孙丽萍.  工程热物理学报. 2009(01)
[10]最大负荷设计之：角区分离预测与控制[J]. 季路成,程荣辉,邵卫卫,陈江.  工程热物理学报. 2007(02)



本文编号：2906503