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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
轴流压气机内部流动是一类典型的“同一流场中存在多个具有相对运动物体绕流交互作用”题目。与此相矛盾的是，现有的压气机设计体系仍建立在定常流动和部件分割假设下。作者所在课题组围绕这一矛盾，在压气机非定常潜能的开发和利用方面进行了近十年的探索研究工作，提出的“非定常耦合流动”理论表明，合理组织压气机内部非定常扰动之间的相互作用，可改善压气机非定常流场时空结构品质并大幅提升压气机时均性能，并从工程可实现角度提出了利用非定常尾迹与下游叶排非定常分离脱落涡之间的相互作用可以挖掘压气机转静叶排相对运动所包含的非定常潜能。同时实验研究发现，当叶片表面无大分离流动时，合理组织上游非定常尾迹的作用仍能改善压气机性能。针对此题目，本文以二维亚音叶排为研究对象，基于薄剪切层假设，将上游非定常尾迹与下游叶排的作用题目简化为非定常尾迹与薄剪切层之间的相互作用，探索了尾迹特征参数与压气机叶排性能之间的工程近似模型，并对此模型进行了实验验证，分析了此模型用于确定上游叶片数的可行性。 首先，本文建立了尾迹-边界层作用模型及尾迹作用下叶栅损失模型。将上游非定常尾迹近似为负射流扰动，并表示为尾迹入射角、尾迹强度、尾迹宽度、尾迹通过频率的函数，代入薄剪切层方程中并进行积分，得到尾迹-边界层作用模型，其中尾迹相关项影响叶排表面边界层发展。非定常尾迹作用下叶排内部损失包括上游尾迹的耗散损失、叶排表面边界层损失，其中上游尾迹的耗散损失与尾迹在扩张通道中的尾迹恢复相关，叶排表面边界层损失与尾迹-边界层作用相关。 然后，在低速轴流压气机上实验验证了尾迹-边界层作用模型。实验测量结果为不同尾迹通过频率下压气机级压升变化，模型预测结果为边界层动量厚度，通过建立压气机级压升增量变化与边界层动量厚度变化的关系式，将实验结果与模型预测结果进行对比分析，结果表明尾迹通过频率小于2.0时，模型结果与实验结果符合较好，尾迹通过频率大于2.0时，模型结果与实验结果的变化趋势相一致，数值大小上产生一定的偏差，并对模型结果与实验结果的偏差进行了分析。其次，在低速环形叶栅实验台上实验验证了尾迹作用下叶栅损失模型。利用运动圆柱产生尾迹，测量了不同尾迹通过频率、不同尾迹入射角时叶栅的损失，并与模型预测结果进行对比分析，发现模型能够有效预测尾迹作用下叶栅损失大小。最后，对尾迹-边界层作用模型在压气机设计体系中的应用潜力进行了分析，并以一台四级高压压气机的第四级为例，利用尾迹-边界层模型指导第三级静子叶片数的确定，使得第三级静子叶片数减少6.7%而四级压气机的设计点性能基本不变，对压气机设计中叶片数的确定具有一定的指导意义。 |
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发表于 2022-9-12 13:34:28
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