压气机中介机匣全流量工况特性的数值研究

为全面评价压气机中介机匣性能,从上下游匹配角度,定义了中介机匣节流特性,从流动损失、出口畸变和流量阻塞三个方面,在全流量工况范围内评估中介机匣的性能,并给出了相应性能参数表达式。在均匀和实际不均匀总压入口条件下,对小型涡扇发动机压气机中介机匣流场进行数值计算,获取其全流量工况性能参数,并分析其流动机理。计算结果表明:中介机匣的出口总压损失和总压畸变程度随流量增加而增加;在实际不均匀进气条件下,流动损失和畸变程度均大于均匀进气条件;当中介机匣的设计流量和最大流量接近时,会造成压气机和中介机匣共同工作的阻塞流量明显减少。因此,对中介机匣进行性能评价时应考虑到实际的入口条件和非设计点的影响,在设计和选配中介机匣时应保证足够的流量裕度。

压气机中介机匣畸变效应的研究

为深入了解中介机匣畸变效应,提出了一组中介机匣畸变效应评估参数,并基于提出的评估参数,对小型涡扇发动机中介机匣进行了畸变效应研究,分析得到中介机匣对于流场畸变的作用机理。研究结果表明:随着进气畸变范围的增大,中介机匣出口畸变程度相比进口的放大程度逐渐减弱,甚至出现畸变程度缩小;出口流场与进口流场相比,靠近上环壁的低总压区范围减小,靠近下环壁的低总压区范围则会放大;进口流场在上环壁附近的低总压区范围的增大,将恶化出口流场在下环壁附近的畸变程度,而进口流场在下环壁附近的低总压区范围的增大,则会改善出口流场在下环壁附近的畸变程度。

基于双向流固耦合方法的某风扇特性数值研究

风扇转子工作在高压比、高转速、高负荷的级环境中,实际流动中存在风扇的长叶片与流体间强烈的耦合作用。针对风扇实际工作中存在的流固耦合问题,本文通过基于时域推进的双向流固耦合方法对风扇转子的流固耦合问题进行求解,并在此基础上对该转子的超声速非失速颤振现象进行研究。分析结果表明,考虑耦合效应的转子特性线整体向大流量方向偏移0.7%,效率降低约0.76%,总压比基本保持不变,稳定工作裕度略有减小;转子在设计转速下近效率最大点处,可能会发生基于叶片一阶固有模态振动的超声速非失速颤振现象。

压气机叶片加工误差影响不确定分析

为了正确评估加工误差的影响,提出了一种考虑加工误差大小、分布随机性的数值研究方法以实现叶片性能不确定性分析。采用NURBS(非均匀有理B样条)方法实现叶型参数化,通过检测及统计手段获取误差真实分布,运用蒙特卡洛模拟生成随机样本,并训练Kriging代理模型进行不确定性分析,得到了叶片加工误差对气动性能的影响。结果表明:加工误差对气动性能的影响与所处工况有关,最高使得损失增加0.853%;叶型性能对于吸力面表面型线更为敏感,在加工及检测过程应给予更高要求。