附面層抽吸控制高負(fù)荷擴(kuò)壓葉柵間隙流動(dòng)研究.pdf

1、現(xiàn)代高性能飛行器對(duì)壓氣機(jī)級(jí)壓比和效率提出了更高的要求，提高單級(jí)壓氣機(jī)負(fù)荷是提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比最為直接有效的途徑之一，然而高負(fù)荷勢(shì)必增加流道內(nèi)逆壓梯度，進(jìn)而導(dǎo)致附面層流體發(fā)生分離，這也成為制約壓氣機(jī)負(fù)荷提升的不利因素。間隙泄漏流動(dòng)使壓氣機(jī)效率降低，是制約其性能的另一重要因素，間隙泄漏流動(dòng)不僅會(huì)產(chǎn)生泄漏損失，其泄漏渦導(dǎo)致的非定常擾動(dòng)間接導(dǎo)致壓氣機(jī)失穩(wěn)。高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵內(nèi)二次流動(dòng)劇烈，間隙泄漏流動(dòng)必然較常規(guī)葉柵更為復(fù)雜，因此深入研究其內(nèi)部流動(dòng)機(jī)

2、理并加以控制對(duì)實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷葉柵使用價(jià)值意義深遠(yuǎn)。
　　本文以低速高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵為研究對(duì)象，著重研究了附面層抽吸技術(shù)控制間隙泄漏流動(dòng)的機(jī)理。首先采用實(shí)驗(yàn)校核CFD方法探究附面層抽吸對(duì)無(wú)葉頂間隙葉柵角區(qū)分離的控制作用，通過(guò)對(duì)流道內(nèi)旋渦結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)集中脫落渦、通道渦、角渦導(dǎo)致的渦致?lián)交焓橇鲌?chǎng)熵增主要原因。吸力面附面層抽吸抑制了集中脫落渦的生成，角區(qū)分離尺度隨之減小，渦致?lián)p失降低;相比之下，端壁附面層抽吸可以有效控制角區(qū)分離，但由此導(dǎo)致

3、的附面層遷移使得葉片中徑處產(chǎn)生閉式分離泡，成為抽吸后流場(chǎng)主要損失來(lái)源。在此基礎(chǔ)上，變沖角抽吸結(jié)果表明吸力面抽吸比端壁抽吸有更好的適應(yīng)性。
　　其次，數(shù)值研究了附面層抽吸控制間隙泄漏流動(dòng)的作用機(jī)理，通過(guò)對(duì)不同間隙尺寸流場(chǎng)的研究，結(jié)果表明不同于常規(guī)葉柵，高負(fù)荷葉柵內(nèi)強(qiáng)逆壓梯度及大曲率型面導(dǎo)致了泄漏渦的破碎，使得葉頂?shù)湍軈^(qū)迅速擴(kuò)散，損失激增。上端壁沿流向進(jìn)行附面層抽吸抑制了泄漏渦的生成及發(fā)展過(guò)程，對(duì)間隙泄漏的控制效果較好，其降低了泄漏流