叶片加工偏差对叶栅临界攻角定性影响

为了研究叶片加工偏差与压气机稳定性的关系,建立常用加工精度与压气机工作范围的量化关联,本文初步以多级高负荷轴流压气机级二级静子叶中截面为研究对象,构造了一种叶片表面几何不确定性降阶模型,并在3种常用加工精度下生成偏差叶型数据库。结合神经网络预测不确定性输入变量与叶栅临界攻角范围的关系,最终使用伪蒙特卡洛方法生成大量样本并开展统计学分析。结果表明:相比于原型,引入加工偏差使叶栅正临界攻角下降,负临界攻角上升,因此叶栅临界攻角范围下降,气动性能比原型更加恶化;以正临界攻角为例,当加工精度由2级提升到1级时,正临界攻角的均值由7.485 8°上降至7.557 1°,且叶片敏感部位由整个叶片区域变为前缘以及前半弦长,其轮廓度增减对临界攻角的影响趋势亦发生改变。由于上述分析所得均为统计学量化结果,因此本文研究结论将为今后设计优化三维叶栅或压气机转子提供理论依据,进一步节约加工成本。

临界攻角下锯齿尾缘压气机叶片气动特性

基于Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟,研究不同攻角下某型压气机叶栅的性能变化规律,获得临界攻角.分析临界攻角下不同齿高比(1.0~2.0)的锯齿尾缘叶片的气动特性及锯齿结构抑制流动分离的物理机理.研究表明:当攻角增至临界攻角时,叶栅的升压、扩压能力达到最大值,但此时伴随着流动分离、涡脱落等复杂流动现象,导致流动损失增加;锯齿尾缘结构能够改善叶片吸力面的流动分离,从而有效地减少吸力面边界层的厚度,延缓叶片失速,并能在不影响压气机增压能力的情况下降低损失;综合考虑流动损失及增压、扩压能力,齿高比在1.2左右时锯齿叶片的性能最佳;相较于基准叶片,最佳锯齿叶片的扩压能力基本相同,但是至少可以减少28.1%的流动损失,并提高1.2%的增压能力.

低速条件下压气机静叶栅中弯叶片对变攻角性能影响的数值分析

使用数值计算的方法对某型压气级静叶栅的直叶片与弯叶片变攻角特性进行了对比研究,结果发现弯叶片对正攻角下的流场特性有明显的影响。由于端区扩压因子的减小和近端区吸力面一侧的密流的增加,所以弯叶片能够消除或推迟在大正攻角下近吸力面角区分离的产生。弯叶片也因此可以扩大叶栅稳定工况范围,分析结果表明在某一弯角(20°)时,达到最大,临界攻角为16°。