高亚声速叶型优化设计研究

搭建了一叶型优化平台,并基于此对一高亚声速叶型进行了多目标优化设计。研究结果表明,应用叶型优化技术后,叶型负荷呈前加载分布且前缘Spike强度减弱,设计以及非设计冲角下的气动损失均大幅度降低,叶型有效工作范围冲角增加。

不同雷诺数条件下粗糙度对高亚声速压气机叶型边界层调控机制研究

粗糙度(R_(a))对压气机叶型性能的影响与雷诺数(Re)密切相关。以某一高亚声速压气机叶型为研究对象,在R_(e)=1.2×10^(6)和R_(e)=1.5×10^(5)条件下,采用数值模拟方法研究了不同R_(a)大小对边界层分离、转捩及叶型损失的调控机制。研究表明,R_(e)=1.2×10^(6)时,较小粗糙度(R_(a) ≤13μm)不会对叶型性能有明显影响,当R_(a)超过某个临界值(R_(a)=26 μm),叶型性能随粗糙度增加不断恶化。当Re降低至1.5×10^(5)时,叶型损失随着R_(a)增加大幅降低,R_(a)=157 μm时叶型损失最大降低16.4%,之后叶型损失才有所增加。合适大小的粗糙度能够有效抑制分离泡位移效应对叶型性能的不利影响,而粗糙度过大会导致强烈湍流耗散作用恶化叶型性能。针对该高亚声速压气机叶型,提出了最佳粗糙度参数随Re变化的经验关系式。

低速模拟设计技术在大小叶片压气机中的应用

针对一个用于高压压气机出口级的高负荷大小叶片压气机进行了四级重复级试验台低速模拟设计研究,探讨了高负荷情况下重复级特征不明显的亚声速级压气机的低速模拟设计方法,以及考虑大叶片和小叶片气动耦合的低速模拟设计方法。研究过程中,通过调整静子叶片的稠度和弯角,采用静子叶片更大程度的几何不相似保证了模拟级转子的低速模拟设计达到高低速转换标准,并保证在不同工况下转静子的匹配关系不发生改变。此外,通过确保大叶片和小叶片叶表无量纲速度相似,并适当调整小叶片的安装角,成功模拟了高速环境下大/小叶片之间的气动耦合效应。三维数值验算结果表明,低速模拟设计得到的设计和非设计工况内部流场和压气机特性都与高速原型具有较好的相似性。