基于大弯角扩压静子叶栅的组合流动控制方法研究

为更好地控制叶中尾缘分离及角区分离,优化叶片吸力面流动分离结构,提出了全叶高槽道加全弦长端壁抽吸的组合流动控制方案。此外,还设置了全叶高开槽方案与端壁抽吸方案,以探究全叶高槽道射流与端壁附面层抽吸的相互作用机理。以一大弯角扩压静子叶栅为研究对象,对三种流动控制方案进行了详细的性能分析及对比。结果表明:组合控制方案对于原型叶栅叶中尾缘分离及角区分离的综合控制效果最佳,能够在全攻角范围内分别将原型叶栅的总压损失、气流转折角及静压升系数平均增大-38.4%,3.1°及16.2%。相比于全叶高开槽方案,组合控制方案的端壁抽吸槽有效抑制了全叶高槽道出口前端壁二次流的发展,进一步削弱了角区分离。相比于端壁抽吸方案,组合控制方案的全叶高槽道则有效消除了尾缘分离,避免了叶中流场的恶化。总体看来,组合控制方案有利于最大程度地拓宽叶片的可用攻角范围,提高其扩压能力。

前缘形状对可控扩散叶型性能影响

采用改进的形状函数变换技术(CST)造型方法对一个可控扩散叶型(CDA)的前缘进行优化设计,实现了叶片前缘与叶身连接之间的曲率连续,消除了设计状态下叶片前缘速度尖峰,使得叶片的气动性能得到了显著改善。利用不同的形状函数生成不同的曲率连续前缘,叶型的最小损失相同,可用攻角范围的差别却很大。研究表明,这是由于前缘速度尖峰在非设计工况下的发展变化过程不同造成的。过强的前缘尖峰会导致附面层迅速增厚甚至提前转捩。

定制叶型技术及其在压气机设计中的应用

发展了一种先进、实用的定制叶型技术 ,并应用于六级压气机叶片设计。这种叶型具有更高的临界马赫数、更大的攻角范围和更高的载荷能力 ,是目前国际上最先进的亚声速和跨声速叶型之一。采用这种叶型能够提高压气机效率和喘振裕度。

平面叶栅风洞的设计与研究

针对某高校教学科研用低速平面叶栅风洞进行设计,提出了在低马赫数下低成本叶栅风洞的设计方案,使用双转子对转风扇提供动力源,实验段截面150×(94-320)mm,空腔道最大风速105米/秒,有附面层抽气装置,5-7叶片叶栅通道,攻角可在±25°范围内调节,实验气流直排大气,对不同实验件(压气机、涡轮叶栅)有良好的通用性能。为高校教学科研用平面叶栅风洞的研制提供了可行的方案。

几何偏差对可控扩散叶型性能影响规律及机理

为了研究几何偏差对叶型性能的影响规律和机理,采用Hicks-Henne函数模化叶型轮廓度偏差、轮廓度变化率偏差,并叠加在可控扩散叶型(CDA)上,对偏差叶型进行了S1流面数值计算。计算结果表明,轮廓度变化率较小时,叶型性能随正负轮廓度偏差幅值的变化趋势是对称的,但轮廓度变化率较大时,正负轮廓度偏差均会导致叶型性能下降,正偏差的影响超过负偏差。几何偏差造成的附面层局部分离甚至提前转捩是叶型性能降低的主要原因。基于上述研究建立了CDA叶型几何偏差敏感区,敏感区域包括距离前缘5%弦长以内的叶型区域及附面层转捩点之前的吸力面区域。偏差敏感区有利于改进加工公差准则,降低压气机气动性能风险。

大厚度钝尾缘翼型的设计研究

本文研究了MW级水平轴风力机叶片内侧翼型的设计准则,采用混合设计方法得到了四种适用于该部位的大厚度钝尾缘翼型:依据一个5 MW风力机的运行特征和性能需求,在不同的设计雷诺数下,以翼型在运行攻角范围内的升力水平为主要气动目标,以升力随雷诺数变化的稳定性为主要约束。RFOIL预测表明,在15°~30°攻角之间,四种翼型的升力系数大致从1.0以近似线性方式增加到1.7,升力曲线随着雷诺数变化稳定,具有良好的变工况特性。