附加涵道风扇系统低稠度叶尖涡轮气动设计研究

针对一种可以极大提高涵道比的新型气驱附加涵道风扇结构开展研究,采用数值模拟手段分析其核心部件叶尖涡轮的能量损失构成和流动特征,初步探究了中弧线的设计规律,为后续发展这种结构奠定理论基础。研究发现:该叶尖涡轮在低稠度下主要能量损失的是叶型损失,占到总损失的70%,其损失量是常规稠度下叶型损失的5倍;叶背处产生的大面积分离涡是其叶型损失的主要来源,载荷前移时,吼道位置随着稠度降低渐渐推出流道是其主要流动特征。基于这一特点,将中弧线最大挠度位置前移能有效地提高叶尖涡轮的效率和能量提取率。

附加涵道风扇系统叶尖涡轮流动特征

针对一种可极大提升涵道比的气驱附加涵道风扇推进动力系统开展研究,采用数值模拟手段重点分析了其核心部件叶尖涡轮的流动特征和工作机理,为后续发展这种大涵道比推进动力奠定理论基础。研究表明:叶尖涡轮实质上是具有低稠度低展弦比特征的轴流涡轮,稠度可低至0.6,展弦比可低至0.4。低展弦比造成的叶尖涡轮间隙泄漏损失增大为原来的2倍,泄漏涡径向侵入叶根,主流流动损失加剧,大大降低了低稠度涡轮能量提取效果;稠度降低会使得喉道位置迁移,导致气流偏转和膨胀加速能力大幅下降;基于这一结构,提出有效提能区和能量提取率来阐明其做功机理并表征低稠度叶尖涡轮的出功能力。