航空学报
航空學報
항공학보
Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica
2015年
10期
3249-3262
,共14页
田思濛%吴云%张海灯%李应红%李军
田思濛%吳雲%張海燈%李應紅%李軍
전사몽%오운%장해등%리응홍%리군
低速扩压叶栅%能量耗散率%总压损失%旋涡结构%攻角特性
低速擴壓葉柵%能量耗散率%總壓損失%鏇渦結構%攻角特性
저속확압협책%능량모산솔%총압손실%선와결구%공각특성
low-speed compressor cascade%energy dissipation rate%total pressure loss%vortex structure%angle of attack characteristic
针对无化学反应和热流输入的叶栅有黏不可压流模型,推导出能量耗散率的组分分解式,根据叶栅流场仿真结果进行分析简化,得到由轴向涡量、轴向阻力和剪切力组成的能量耗散率分解式.结合总压损失,分析了耗散各组分在前缘损失、叶表损失和通道损失中的主导因素:轴向涡量项反映旋涡结构,在通道损失中占主要部分,集中在通道涡和分离面附近;轴向阻力项反映扩压和叶表边界层转折造成的流动损失,在前缘损失和叶表损失中占主要部分,集中在叶栅前部的叶表边界层和主流区;剪切力项反映轴向截面速度不均匀性,在叶栅后部的叶表损失和通道损失中占主要部分,集中在叶表、端壁边界层和分离面附近.旋涡结构和耗散各组分分布特征揭示了叶栅通道中旋涡结构与能量耗散之间的分布关系,分离区并不是主要能量耗散区,高能量耗散区主要分布在叶表边界层(叶栅前部由轴向阻力项主导,后部由剪切力项中的v((e)Vx/(e)y)2项主导)、分离面附近(受剪切力项中的v((e)Vx/(e)y)2项和轴向涡量项影响).大攻角情况下,叶栅通道损失显著增加,正攻角促使轴向涡量项的增长点提前,负攻角则使得叶表边界层的速度剪切加剧.
針對無化學反應和熱流輸入的葉柵有黏不可壓流模型,推導齣能量耗散率的組分分解式,根據葉柵流場倣真結果進行分析簡化,得到由軸嚮渦量、軸嚮阻力和剪切力組成的能量耗散率分解式.結閤總壓損失,分析瞭耗散各組分在前緣損失、葉錶損失和通道損失中的主導因素:軸嚮渦量項反映鏇渦結構,在通道損失中佔主要部分,集中在通道渦和分離麵附近;軸嚮阻力項反映擴壓和葉錶邊界層轉摺造成的流動損失,在前緣損失和葉錶損失中佔主要部分,集中在葉柵前部的葉錶邊界層和主流區;剪切力項反映軸嚮截麵速度不均勻性,在葉柵後部的葉錶損失和通道損失中佔主要部分,集中在葉錶、耑壁邊界層和分離麵附近.鏇渦結構和耗散各組分分佈特徵揭示瞭葉柵通道中鏇渦結構與能量耗散之間的分佈關繫,分離區併不是主要能量耗散區,高能量耗散區主要分佈在葉錶邊界層(葉柵前部由軸嚮阻力項主導,後部由剪切力項中的v((e)Vx/(e)y)2項主導)、分離麵附近(受剪切力項中的v((e)Vx/(e)y)2項和軸嚮渦量項影響).大攻角情況下,葉柵通道損失顯著增加,正攻角促使軸嚮渦量項的增長點提前,負攻角則使得葉錶邊界層的速度剪切加劇.
침대무화학반응화열류수입적협책유점불가압류모형,추도출능량모산솔적조분분해식,근거협책류장방진결과진행분석간화,득도유축향와량、축향조력화전절력조성적능량모산솔분해식.결합총압손실,분석료모산각조분재전연손실、협표손실화통도손실중적주도인소:축향와량항반영선와결구,재통도손실중점주요부분,집중재통도와화분리면부근;축향조력항반영확압화협표변계층전절조성적류동손실,재전연손실화협표손실중점주요부분,집중재협책전부적협표변계층화주류구;전절력항반영축향절면속도불균균성,재협책후부적협표손실화통도손실중점주요부분,집중재협표、단벽변계층화분리면부근.선와결구화모산각조분분포특정게시료협책통도중선와결구여능량모산지간적분포관계,분리구병불시주요능량모산구,고능량모산구주요분포재협표변계층(협책전부유축향조력항주도,후부유전절력항중적v((e)Vx/(e)y)2항주도)、분리면부근(수전절력항중적v((e)Vx/(e)y)2항화축향와량항영향).대공각정황하,협책통도손실현저증가,정공각촉사축향와량항적증장점제전,부공각칙사득협표변계층적속도전절가극.
