跨聲速壓氣機應用彎曲葉片的數(shù)值研究.pdf

1、燃氣輪機是對國防工業(yè)和國民經(jīng)濟有著重大戰(zhàn)略意義的產(chǎn)品，壓氣機性能的改善對于提升發(fā)動機整體性能起著非常關鍵的作用，隨著壓氣機向著高負荷、超/跨聲速方向發(fā)展，高性能的超/跨聲速壓氣機葉片設計技術已成為熱點研究領域之一。葉片三維積疊線的軸向、周向傾斜或者彎曲均對壓氣機氣動性能有著重要影響，跨聲速壓氣機彎曲葉片的應用研究成為國內(nèi)外研究工作的重點。
　　本文以跨聲速壓氣機轉子Rotor37和級Stage37為研究對象，借助商業(yè)軟件NUMEC

2、A，開展動/靜葉片彎曲的數(shù)值研究，重點研究葉片彎曲造型對跨聲速壓氣機內(nèi)部流動特性及損失機理的影響，為在跨聲速壓氣機中應用彎曲葉片技術提供進一步的理論基礎，主要開展了以下幾方面工作:
　　首先，對研究對象進行了網(wǎng)格無關性驗證，在此基礎上將原型數(shù)值結果和實驗進行對比，結果表明數(shù)值模擬可以較好的反映實際流場信息，保證計算的可靠性。在后續(xù)的數(shù)值研究中以數(shù)值原型為標準進行對比分析。
　　然后，根據(jù)正/反彎曲、彎高及彎角參數(shù)對Rotor

3、37進行彎曲設計，通過對每個方案進行詳細的數(shù)值計算，結果發(fā)現(xiàn):葉片彎曲變形改變了型面靜壓分布、三維激波結構以及通道內(nèi)旋渦結構。反彎曲改型設計轉子絕熱效率得到了提升，其提升效果隨著彎高、彎角而變化，最高達1.3個百分點。正彎曲改型設計使得轉子氣動性能降低，且隨著彎高、彎角的增大其性能惡化趨于嚴重。
　　最后，根據(jù)彎高及彎角參數(shù)對Stage37靜葉進行了正彎設計，在級環(huán)境下對各方案詳細的計算結果表明:靜葉單獨彎曲時，適當匹配設計的彎高