低速模拟中叶型最大厚度模化研究

介绍了低速模拟中低速叶型的设计准则,分析说明了叶型喉道宽度与最大厚度、最大厚度位置存在线性关系。建立了最大厚度模型,用以预估低速叶型最大厚度。为了验证最大厚度模型的适用性,进行了一组典型CDA叶型的低速模拟设计。数值计算结果显示,低速模拟叶型的特性和叶表无量纲速度分布较为一致,用以判断最大厚度模型适用性的吸力面峰值速度相对误差仅有0.75%,说明了最大厚度模型的准确性。利用该模型预估最大厚度,可减少低速模拟设计过程的迭代次数。     

叶型任意位置损失提取方法及其应用

通过理论推导将边界层总压损失与附面层能量损失厚度、主流速度及密度等参数相关联,用于计算叶型任意位置边界层流动损失大小,并使用数值模拟软件MISES以及CFX完整地校验了该损失分析方法的可靠性,利用该损失提取方法处理了MISES及CFX计算结果,分析了一个典型跨声速叶型吸力面和压力面边界层损失在叶栅内部的发展过程及其随进口气流角的变化规律,从而揭示了该跨音叶型边界层损失的主要来源,为叶型优化设计提供了基础理论支持。     

近失速状态下压气机静子通道内的三维流动

本文综合运用体式激光粒子图像测速技术和油流显示技术研究了近失速状态下压气机静子通道内部的复杂三维流动,建立了静叶通道内部三维流动结构模型,并分析了典型流动结构的产生、发展和演化机制.实验结果表明,在近失速状态,近叶通道出现了两个截然不同的分离区-吸力面近机匣角区分离(7%～50%弦长,闭式分离)和吸力面近轮毂角区分离(50%弦长以后,开式分离),以及一些复杂的流向旋涡流动结构.     

低速模拟在叶型加工偏差影响研究的应用

加工偏差会使得叶型实际型面偏离理论设计型面,导致叶型的气动性能与理论结果相偏离。由于高速叶型尺寸小、来流马赫数高,不利于几何偏差的精确复现和精细化实验测量,提出了采用低速模拟的方法进行几何偏差影响研究的新方法。在低速模拟技术的基础上,叠加从实际叶型中提取的四中典型偏差模态,通过数值模拟研究方法,对比研究了不同偏差模态在高速原型和低速模拟大尺寸叶型上对叶型气动性能影响的机理,验证了采用低速模拟技术研究加工偏差影响的可靠性。同时,通过数值模拟分析不同偏差形式对叶型气动特性和叶表附面层发展规律的影响,探讨了不同加工偏差模态的影响机理。     

可调串列静子特性及其对风扇性能的影响研究

为了探究可调串列静子相对于常规可调静子的优势机理和流量调节极限,采用数值模拟方法分析了中低转速下某两级风扇在常规静子可调和串列静子可调两种情况下的变角度性能。结果表明：静子出口气流角决定下级转子部件流量,开大串列静子前叶可以提高静子部件流量,风扇整体流量由转静子部件流量共同限制;对中间级,调节常规静子会引起进出口几何角变化不匹配,改为串列可调后,在实现相同的出口几何角下,调节合适的串列前叶角度会大大减小静子损失,同时增大流通能力;对出口级,串列可调可以在保证风扇出口流动方向的前提下,调节串列前叶实现更高流通能力和更小损失;通过各级导叶静子匹配调节,与常规方案相比,串列方案的效率0.84以上的最大流量边界提高了10%。     

模式选择阀开度对变循环压缩系统匹配的影响

对双外涵变循环压缩系统进行了建模和全三维数值模拟,分析了模式转换过程中第二外涵道倒流对系统气动性能及部件匹配规律的影响。随着倒流流量的增大,变循环压缩系统的第一外涵道比和总涵道比提高,风扇总压比升高,CDFS与高压压气机的总压比降低。倒流主要影响风扇后面级的气动性能。倒流导致CDFS进口流场发生畸变,CDFS下游第一分流环局部流场严重恶化,应及时调节系统控制参数防止压缩系统失效。     

可变弯度导叶不同缝隙结构形式特性分析

通过数值模拟手段对VIGV不同缝隙结构形式进行了比对分析。发现不同缝隙结构形式对VIGV的性能有很大的影响。研究结果表明当VIGV后叶无转角时,缝隙形式带来的影响较小,后叶转角增大时,影响增大。整体而言圆弧形缝隙形式在全工况下均有良好的性能。70°楔形缝隙在后叶大转角的情况下,在吸力面出口会形成小股高速射流,从而改善后叶吸力面的流动。后叶的转轴位置的不同对VIGV性能有较大的影响,选择合适的转轴位置,形成良好的缝道形式能有效提高VIGV的性能。     

超高负荷串列转子尖部流场结构的实验和数值研究

串列转子尖部存在着前/后叶叶尖泄漏流以及前叶尾迹等流动,流动结构较为复杂,准确判断这几股流动之间的相互作用成为分析流场的关键。本文分别通过实验和数值模拟方法对基于北京航空航天大学低速大尺寸单级压气机试验台设计的一套超高负荷串列转子尖部流场进行了研究。研究结果表明：对于本文所研究的高负荷串列转子,无论是在设计点还是近失速点,前叶叶尖泄漏涡在前叶出口时都已经到达前叶压力面附近,随后紧贴后叶吸力面从喉道进入后叶通道,在喉道内顺压梯度的作用下,前叶叶尖泄漏涡的旋涡特性增强,并在后叶通道内将相对较弱的后叶叶尖泄漏涡吞并;相对于常规布局转子,由于在前后叶喉道顺压梯度的作用下,串列转子内叶尖泄漏涡的稳定发展阶段都有所延长,这有利于减小叶尖泄漏涡造成的转子尖部流动堵塞。