吸附式壓氣機設計技術研究.pdf

1、近年以來，國際上軍民用航空發(fā)動機風扇/壓氣機技術發(fā)展很快，主要體現(xiàn)在級負荷越來越高，重量越來越輕，以適應現(xiàn)代航空發(fā)動機不斷提高推重比、降低成本的要求。但級負荷的提高帶來了氣動設計的困難，需要采取一些新的設計思想和設計技術才能滿足即實現(xiàn)達到要求的級負荷同時又能保證高效率、寬工作范圍這些壓氣機必須具有的性能。本文針對“吸附式壓氣機（the aspirated compressor）”這一新概念設計技術開展了以下幾方面的研究：
　　

2、一、以開發(fā)配套的吸附式壓氣機設計方法為目的，通過對吸附式壓氣機工作機理的分析，開展了吸附式壓氣機葉型二維反問題設計技術、計算方法的研究。解決了牽引方案S2流面設計計算中經(jīng)驗損失的給法、二維葉型反問題設計方法和截面葉型詳細的設計流程等問題；掌握了高效的吸附式壓氣機流線截面葉型的設計技術。依靠該技術，以具有工程背景的指標參數(shù)，完成了在低葉尖切線速度下高壓比單級吸附式超、跨聲速壓氣機（轉(zhuǎn)、靜子）方案的設計。
　　 二、分別開展了吸附式

3、超聲速（轉(zhuǎn)子）、跨聲速（靜子）壓氣機平面葉柵實驗驗證，包括各兩個吸氣位置條件下從吸力面不吸氣與吸氣在各種工況下改變攻角、改變進氣馬赫數(shù)和改變吸氣量工況下葉片表面速度分布和葉型損失的對比。實驗結(jié)果表明，所設計的吸附式壓氣機葉型基本達到了設計目的，抽吸可使包括分離區(qū)在內(nèi)的葉背附面層分離減小、葉柵的擴壓能力增加，成功地在擴散因子達到了0.9（遠大于常規(guī)壓氣機擴散因子使用上限0.55）的大擴壓度葉柵上實現(xiàn)了抑制氣流分離、有效提高氣流轉(zhuǎn)折角的氣動

4、設計，實現(xiàn)了高擴壓能力。這些實驗工作驗證了從壓氣機葉型吸力面進行附面層吸除的有效性、以及本文所開發(fā)設計技術的可靠性；獲得了不同吸氣位置對葉柵性能的影響規(guī)律和吸氣量變化對葉柵的影響。
　　 三、采用數(shù)值模擬手段（NAPA軟件）對試驗的平面葉柵進行了計算分析。數(shù)值分析再現(xiàn)了平面葉柵吹風試驗關于變吸氣位置的結(jié)果和試驗中發(fā)現(xiàn)的一些特殊的物理現(xiàn)象，如：當吸氣位置處于激波后的分離區(qū)內(nèi)時，少量吸氣即使葉柵損失降低，氣流轉(zhuǎn)折角增加（擴壓能力增加