附面层抽吸对高负荷矩形扩压叶栅性能影响
发布时间：2021-11-06 17:01
采用高负荷扩压叶片是目前实现提高航空发动机推重比的有效途径,然而由于高负荷扩压叶片折转角大的特点,气流在叶栅流道内强逆压梯度的作用下极易形成附面层的分离,进而导致角区失速现象的发生,严重影响了压气机性能的提升。因此探究合理的流动控制方法便显得至关重要,目前,作为主动流动控制方法之一的附面层抽吸已被证明能够有效地推迟流动分离,减小气动损失。在上述前提下,深入开展对附面层抽吸控制叶栅流场内部分离流的作用机制,探究作用机理,是进一步提高压气机性能的关键。本文以高负荷扩压叶栅NACA65-010为研究对象,采用数值模拟和实验研究两种手段探究了附面层抽吸对该叶栅气动性能的作用规律,并对不同的抽吸方案分别绘制了旋涡结构图。首先采用通过了实验校核的CFD方法进行了设计冲角下原型叶栅的数值模拟,发现在原型叶栅中主要存在通道涡、集中脱落涡、壁角涡、尾缘脱落涡等涡系结构,其中通道涡与集中脱落涡的掺混是角区高损区的直接来源。采用非对称附面层抽吸后,可以明显地降低抽吸侧的气动损失,但在非对称抽吸作用下,增大了流道内展向压力梯度,因此在非抽吸侧出现了分离提前,损失增大的现象。吸力面抽吸方案主要吸除的是型面附面层...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wisler的爪气机旋祸模型[1O[Fig.l-2Yortezmodel岭Wialer[[0}
?负荷扩压叶栅的实验中发现在叶片吸力面中部存在一个典型的闭式分离泡，而在??叶片根部及角区并未观测到角区分离泡（如图１．４）。他认为造成该现象产生的原??因有两个：一是在平面叶栅中不存在展向的压力梯度。二是在端壁角区区域的横??向气流具有的动能完全能够克服角区的横向压力梯度，因此在角区低能流体团无??法大量堆积并形成流动分离。张华良［１７］博士通过数值模拟外加拓扑分析的方法绘??制了不同冲角下的压气机旋涡结构模型，并在此基础上提出了普适性的压气机旋??涡模型（如图１．５）。??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?Ｔｉｐ?Ｕｎｓｔｅａｃｔｙ??ｂ—ａｔｙｌ—?＊??＇?＾Ｃｓｅｃｏｎｄａｉｙｆｌｏｗ?職??ｓｔａｌｌ?ｉｎ?ｃｏｍｅｒ?，、－?＼?阁?１－２?Ｗｉｓｌｅｒ的压气机聢涡校型［１０］??ｈｏｒｓｅ?ｓｈｏｅ?ｖｏｒｔｅｘ?＾?ｏｒｔｅｘ?
图１．５张华良的压气机旋涡模型［１７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｂｙ?Ｚｈａｎｇ?Ｈｕａｌｉａｎｇ［１７］??１．３扩压叶栅内内角区分离研究现状??在压气机的内部流动中，气流的剪切过程是气体动力相互作用的主要形式，??剪切过程导致的旋涡运动在流动流动中占据重要地位，也是导致叶栅内复杂二次??流动的主要原因［１８］。压气机内复杂的二次流动会导致叶栅流道内产生严重的附面??层分离，堵塞流道进而产生叶栅失速或造成压气机喘振现象的发生，造成灾难性??的事故。??压气机内部角区分离引发的角区失速会大幅降低压气机的稳定裕度，同时也??是制约压气机效率提升的关键因素之一。季路成［１９］等人指出在叶型表面与端壁附??面层交汇会形成四个角区，由于吸力面附面层要比压力面附面层更厚因此会显得??
【参考文献】：
期刊论文
[1]失速先兆抑制型机匣处理研究进展[J]. 孙晓峰,孙大坤. 航空学报. 2015(08)
[2]等离子体流动控制研究进展与展望[J]. 吴云,李应红. 航空学报. 2015(02)
[3]轴流压气机叶顶喷气扩稳机理试验研究[J]. 李继超,刘乐,童志庭,林峰,聂超群. 机械工程学报. 2014(22)
[4]高亚声速吸附式叶栅气动特性实验研究[J]. 史磊,刘波,曹志远,李俊,陆晓峰. 推进技术. 2014(05)
[5]吸附式低反动度轴流压气机气动设计原理[J]. 王松涛,胡应交,王仲奇. 航空动力学报. 2014(02)
[6]附面层吸除对带间隙的高负荷压气机叶栅流动特性影响的实验研究[J]. 孙士珺,陈绍文,韩东,徐皓,王松涛. 工程热物理学报. 2013(09)
[7]级环境下附面层抽吸对对转压气机性能的影响[J]. 刘波,曹志远,魏巍,史磊. 航空动力学报. 2013(04)
[8]高负荷吸附式风扇气动性能数值模拟[J]. 周铮,王掩刚. 燃气涡轮试验与研究. 2012(04)
[9]附面层抽吸对高负荷跨音风扇转子性能的影响[J]. 黄建,刘波,赵鹏程,曹志远. 航空工程进展. 2012(03)
[10]叶表和端壁抽吸对跨音速压气机稳定性影响对比分析[J]. 王掩刚,牛楠,任思源,国睿. 西北工业大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]叶尖小翼控制压气机叶顶间隙流动的研究[D]. 韩少冰.大连海事大学 2013
[2]采用缝隙射流技术的弯曲扩压叶栅气动性能研究[D]. 陈焕龙.哈尔滨工业大学 2009
[3]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]吸附式叶栅取代串列叶栅的数值分析[D]. 罗建枫.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[2]跨声速吸气式轴流压气机设计及数值模拟研究[D]. 葛正威.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
[3]吸附式压气机叶栅的实验研究和分析[D]. 牛玉川.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3480198
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wisler的爪气机旋祸模型[1O[Fig.l-2Yortezmodel岭Wialer[[0}
?负荷扩压叶栅的实验中发现在叶片吸力面中部存在一个典型的闭式分离泡，而在??叶片根部及角区并未观测到角区分离泡（如图１．４）。他认为造成该现象产生的原??因有两个：一是在平面叶栅中不存在展向的压力梯度。二是在端壁角区区域的横??向气流具有的动能完全能够克服角区的横向压力梯度，因此在角区低能流体团无??法大量堆积并形成流动分离。张华良［１７］博士通过数值模拟外加拓扑分析的方法绘??制了不同冲角下的压气机旋涡结构模型，并在此基础上提出了普适性的压气机旋??涡模型（如图１．５）。??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?Ｔｉｐ?Ｕｎｓｔｅａｃｔｙ??ｂ—ａｔｙｌ—?＊??＇?＾Ｃｓｅｃｏｎｄａｉｙｆｌｏｗ?職??ｓｔａｌｌ?ｉｎ?ｃｏｍｅｒ?，、－?＼?阁?１－２?Ｗｉｓｌｅｒ的压气机聢涡校型［１０］??ｈｏｒｓｅ?ｓｈｏｅ?ｖｏｒｔｅｘ?＾?ｏｒｔｅｘ?
图１．５张华良的压气机旋涡模型［１７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｂｙ?Ｚｈａｎｇ?Ｈｕａｌｉａｎｇ［１７］??１．３扩压叶栅内内角区分离研究现状??在压气机的内部流动中，气流的剪切过程是气体动力相互作用的主要形式，??剪切过程导致的旋涡运动在流动流动中占据重要地位，也是导致叶栅内复杂二次??流动的主要原因［１８］。压气机内复杂的二次流动会导致叶栅流道内产生严重的附面??层分离，堵塞流道进而产生叶栅失速或造成压气机喘振现象的发生，造成灾难性??的事故。??压气机内部角区分离引发的角区失速会大幅降低压气机的稳定裕度，同时也??是制约压气机效率提升的关键因素之一。季路成［１９］等人指出在叶型表面与端壁附??面层交汇会形成四个角区，由于吸力面附面层要比压力面附面层更厚因此会显得??
【参考文献】：
期刊论文
[1]失速先兆抑制型机匣处理研究进展[J]. 孙晓峰,孙大坤. 航空学报. 2015(08)
[2]等离子体流动控制研究进展与展望[J]. 吴云,李应红. 航空学报. 2015(02)
[3]轴流压气机叶顶喷气扩稳机理试验研究[J]. 李继超,刘乐,童志庭,林峰,聂超群. 机械工程学报. 2014(22)
[4]高亚声速吸附式叶栅气动特性实验研究[J]. 史磊,刘波,曹志远,李俊,陆晓峰. 推进技术. 2014(05)
[5]吸附式低反动度轴流压气机气动设计原理[J]. 王松涛,胡应交,王仲奇. 航空动力学报. 2014(02)
[6]附面层吸除对带间隙的高负荷压气机叶栅流动特性影响的实验研究[J]. 孙士珺,陈绍文,韩东,徐皓,王松涛. 工程热物理学报. 2013(09)
[7]级环境下附面层抽吸对对转压气机性能的影响[J]. 刘波,曹志远,魏巍,史磊. 航空动力学报. 2013(04)
[8]高负荷吸附式风扇气动性能数值模拟[J]. 周铮,王掩刚. 燃气涡轮试验与研究. 2012(04)
[9]附面层抽吸对高负荷跨音风扇转子性能的影响[J]. 黄建,刘波,赵鹏程,曹志远. 航空工程进展. 2012(03)
[10]叶表和端壁抽吸对跨音速压气机稳定性影响对比分析[J]. 王掩刚,牛楠,任思源,国睿. 西北工业大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]叶尖小翼控制压气机叶顶间隙流动的研究[D]. 韩少冰.大连海事大学 2013
[2]采用缝隙射流技术的弯曲扩压叶栅气动性能研究[D]. 陈焕龙.哈尔滨工业大学 2009
[3]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]吸附式叶栅取代串列叶栅的数值分析[D]. 罗建枫.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[2]跨声速吸气式轴流压气机设计及数值模拟研究[D]. 葛正威.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
[3]吸附式压气机叶栅的实验研究和分析[D]. 牛玉川.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3480198
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