砂尘对压气机叶片的侵蚀及性能影响

为了应对飞机在起飞和降落的过程中会面临多砂环境,尘土、砂粒等异物颗粒会随空气被吸入航空发动机内的情况,明确压气机部件的磨损和砂粒的吸入对压气机特性产生的影响,以航空发动机吞砂作为研究背景,以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 37为研究对象,采用两相流动数值模拟的方法对砂粒的运行轨迹、侵蚀分布和特性变化开展仿真研究。获得了不同的吞砂条件和转速工况对颗粒运动轨迹、侵蚀分布和侵蚀量的影响,并分析了砂粒在不同吞砂条件和不同转速下引起的压气机性能和内部流场分布的变化规律。结果表明:大部分颗粒进入压气机后,随气流进入叶栅通道,在叶栅通道内与叶片压力面发生碰撞;吞砂导致压气机的增压能力减弱,对于直径为20、150、300μm的吞砂工况,其增压范围分别缩小了3.83%、2.13%和1.01%。