航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2014年
9期
2438-2450
,共13页
张海灯%吴云%李应红%赵勤
張海燈%吳雲%李應紅%趙勤
장해등%오운%리응홍%조근
高速压气机叶栅%轴向涡量%拓扑规律%旋涡结构%流动损失
高速壓氣機葉柵%軸嚮渦量%拓撲規律%鏇渦結構%流動損失
고속압기궤협책%축향와량%탁복규률%선와결구%류동손실
high-speed compressor cascade%axial vorticity%topological rule%vortex structure%flow loss
为揭示高亚声速来流条件下压气机叶栅内部流动特性,对高速压气机叶栅通道内旋涡结构和流动损失的产生与演变规律进行研究.首先建立了数值仿真模型并用实验验证,然后详细研究了叶栅通道内主要旋涡结构、拓扑规律和旋涡模型,最后分析了叶栅通道内流动损失与旋涡结构的内在联系.高速压气机叶栅通道内主要存在马蹄涡、端壁展向涡、通道涡、壁角涡、壁面涡、集中脱落涡和尾缘脱落涡7个集中涡系,通道涡由端壁来流附面层中发展而来,是角区复杂旋涡结构的主要诱因;攻角由0°增大为4°,通道涡的涡核更早地脱落端壁附面层向角区发展,但对角区流动的影响减弱,叶片尾缘未形成明显的集中脱落涡.伴随着集中脱落涡的消失,叶栅固壁面拓扑结构中,叶片尾缘吸力面上没有出现与集中脱落涡对应的分离螺旋点,并且与叶中脱落涡层相对应的分离线和再附线消失,尾缘脱落涡仅包含近端区的一个分支.由总压损失沿流向和展向的变化规律,叶栅通道流动损失主要来源于角区复杂旋涡结构引起的强剪切作用,近端壁区的总压损失与角区主要涡系结构的生成和发展密切相关;攻角由0°增大至4°,角区旋涡的影响能力变弱,近端区流动损失减小,与叶中部位总压损失的差异缩小.
為揭示高亞聲速來流條件下壓氣機葉柵內部流動特性,對高速壓氣機葉柵通道內鏇渦結構和流動損失的產生與縯變規律進行研究.首先建立瞭數值倣真模型併用實驗驗證,然後詳細研究瞭葉柵通道內主要鏇渦結構、拓撲規律和鏇渦模型,最後分析瞭葉柵通道內流動損失與鏇渦結構的內在聯繫.高速壓氣機葉柵通道內主要存在馬蹄渦、耑壁展嚮渦、通道渦、壁角渦、壁麵渦、集中脫落渦和尾緣脫落渦7箇集中渦繫,通道渦由耑壁來流附麵層中髮展而來,是角區複雜鏇渦結構的主要誘因;攻角由0°增大為4°,通道渦的渦覈更早地脫落耑壁附麵層嚮角區髮展,但對角區流動的影響減弱,葉片尾緣未形成明顯的集中脫落渦.伴隨著集中脫落渦的消失,葉柵固壁麵拓撲結構中,葉片尾緣吸力麵上沒有齣現與集中脫落渦對應的分離螺鏇點,併且與葉中脫落渦層相對應的分離線和再附線消失,尾緣脫落渦僅包含近耑區的一箇分支.由總壓損失沿流嚮和展嚮的變化規律,葉柵通道流動損失主要來源于角區複雜鏇渦結構引起的彊剪切作用,近耑壁區的總壓損失與角區主要渦繫結構的生成和髮展密切相關;攻角由0°增大至4°,角區鏇渦的影響能力變弱,近耑區流動損失減小,與葉中部位總壓損失的差異縮小.
위게시고아성속래류조건하압기궤협책내부류동특성,대고속압기궤협책통도내선와결구화류동손실적산생여연변규률진행연구.수선건립료수치방진모형병용실험험증,연후상세연구료협책통도내주요선와결구、탁복규률화선와모형,최후분석료협책통도내류동손실여선와결구적내재련계.고속압기궤협책통도내주요존재마제와、단벽전향와、통도와、벽각와、벽면와、집중탈락와화미연탈락와7개집중와계,통도와유단벽래류부면층중발전이래,시각구복잡선와결구적주요유인;공각유0°증대위4°,통도와적와핵경조지탈락단벽부면층향각구발전,단대각구류동적영향감약,협편미연미형성명현적집중탈락와.반수착집중탈락와적소실,협책고벽면탁복결구중,협편미연흡력면상몰유출현여집중탈락와대응적분리라선점,병차여협중탈락와층상대응적분리선화재부선소실,미연탈락와부포함근단구적일개분지.유총압손실연류향화전향적변화규률,협책통도류동손실주요래원우각구복잡선와결구인기적강전절작용,근단벽구적총압손실여각구주요와계결구적생성화발전밀절상관;공각유0°증대지4°,각구선와적영향능력변약,근단구류동손실감소,여협중부위총압손실적차이축소.
