叶轮机械叶栅流动数值与试验研究

bb20920d · 发表于 2022-5-12 09:09:44

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雅宝题库解析：
随着航空科技的发展和空战模式的变化对战斗机提出了新的要求，高机动性、超音巡航能力、高可靠性、宽广的飞行包线和作战半径的增大都对航空发动机的推重比、效率和耗油率提出更高的指标要求。因此，对高负荷、高效率、高可靠性压气机、扩压器和涡轮等部件的研制产生了迫切需求，深入研究高负荷、高效率部件的叶栅流动特点就显得至关重要。本文从三个方面对发动机部件的叶栅流动特点和机理进行了探讨。首先，对用于变循环发动机和通用核心机的涡轮流量气动调节方法进行了试验研究，讨论了单通道试验模型在验证涡轮流量气动调节方法的可行性，并对影响涡轮流量气动调节规律的因素进行了数值验证，完成试验方案设计并在高亚音风洞上完成试验工作，试验验证了气动调节方法的有效性。研究表明：对喷气孔进行优化设计可以达到实际应用的调节目标；涡轮流量的减少量与喷气孔的相对喷气量成正比例关系；在同一工况下，气动调节的流量变化规律取决于喷气孔的实际流动状态。然后，探讨了高负荷涡轮激波强度控制的方法。高负荷涡轮叶栅通道内的波系结构进行了详细分析，并针对低压对转涡轮设计了收敛和收敛-扩张两种叶型，数值验证了两种叶栅的波系结构；应用减少激波强度的措施对基准叶型进行了改进，借助数值和纹影试验对其实际效果进行了定量和定性研究。结果表明：在相同的工况下，收扩叶型激波损失小，具有更好的气动性能；减小尾缘弯折角、吸力面曲率和尾缘厚度是减小激波强度的有效措施；各种措施的本质都是围绕消除叶栅中的原生激波、减小波前马赫数或减小激波角来控制激波强度以减小损失而展开。最后，以斜流叶片扩压器为基础，研究了保角变换的造型方法对叶片扩压器叶栅流动和负荷分布的影响。对保角变换后的平面叶栅进行了数值计算和风洞试验，试验得到了平面叶栅的攻角特性和表面压力分布，并与叶片扩压器原型的数值结果进行了对比分析，认为逆向变换后的平面叶栅能够在一定程度上预测叶片扩压器的负荷变化趋势。

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