基于风蚀效应的航空发动机风扇转子气动特性分析与研究

发布时间：2021-07-21 01:37

　　在保证安全性的基础上,不断提高经济性是民用航空发动机产品竞争力的体现。航空发动机工作环境恶劣,长期服役过程中,其安全性受到挑战,加之发动机维修成本高、单次维修时间长,从而对其经济性产生负面影响。航空发动机在航线运行中,风扇转子叶片前缘被来流侵蚀,造成叶片形状发生改变,进而影响风扇部件以及发动机整体气动水平。针对前缘侵蚀现象和前缘维修现状,本文主要开展以下两个方面的工作:（1）建立风扇转子侵蚀叶片模型,对前缘侵蚀长度分别为0μm,120μm和250μm的侵蚀叶片进行数值计算,模拟叶片侵蚀后气动特性,探究侵蚀叶片气动性能衰退规律。结果显示叶片前缘形状退化为钝头是降低气动性能的主要因素,粗糙前缘会进一步恶化叶片对气体作功能力。在设计工况下,前缘R_z=250μm钝头叶片效率值相较于原始叶片下降1.29个百分点,总压比由1.214下降为1.208;在近失速工况下,前缘R_z=250μm钝头叶片吸力面发生气流分离与再附,近壁面极限流线发生径向迁移。（2）根据发动机维修手册,总结风扇转子叶片前缘精细维修约束条件,对侵蚀叶片共10个叶型截面进行参数化建模,在保... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

028年全球民用航空发动机维修市场区域分布预测

中国民航大学硕士学位论文12a)近堵塞工况b)设计工况c)近失速工况图2-3流道总压分布云图在进行包含表面粗糙度叶片的数值模拟过程中，需要将真实表面粗糙度转化为流场求解器可识别的参数，此次数值计算中使用到的各个符号变量说明如表2-2所示：表2-2符号简写与中文含义符号简写中文含义Rz最大粗糙高度Ra平均粗糙高度ks等效砂砾高度Rz代表粗糙表面的最大粗糙高度，即粗糙表面的峰点与谷点之间的距离，Ra代表平均粗糙高度，即对粗糙表面进行统计平均后得到的粗糙度。查阅表面粗糙度相关文献

中国民航大学硕士学位论文13可知[48]，最大粗糙高度和平均粗糙高度具有如下关系式：Rz=4Ra，但在Fine/Turbo模块中进行流场模拟时，需要将Ra转化为求解器可识别的等效砂砾高度ks，Ra和ks具有如下关系式：ks=6.2Ra，进而可将最大粗糙高度转化为等效砂砾高度，实现流场计算，具体数值模拟中的变量取值将在第三章详细叙述。叶片参数化过程中，使用软件包内的AutoBlade模块，叶片参数化建模过程即使用若干个参数代表叶片信息，取代传统坐标系下以各个三维坐标作为叶片信息，用三维坐标表示叶片的方法不易于通过改变某一个点的坐标达到改变叶片整体的目的。采用参数化建模的意义在于将叶片信息简单化，改变某些参数值即改变叶片整体。20%叶高前缘58%叶高前缘20%叶高整体58%叶高整体图2-4参数化建模展示本文研究过程中首先将叶片实体文件编写为AutoBlade内可识别的包含三维信息的.geomturbo文件，将该文件导入AutoBlade模块进行叶片参数化工作，得到的叶片截面参数化拟合情况如图2-4所示，图中黄色线代表钝头叶片三维离散数据，黑色线代表

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3294032