航空发动机风扇转叶弯掠优化及气动特性分析

对某航空发动机风扇转子叶片物理模型进行弯掠优化设计,改善在设计工况下的总压比和等熵效率以提高发动机整体性能。利用定常数值模拟方法完成计算网格的无相关性检查并采用动叶80万网格方案验证风扇计算模型的有效性。选择贝塞尔曲线对风扇动叶的积叠线进行拟合,通过参数控制叶片积叠线的周向弯和轴向掠;以风扇设计点总压比和等熵效率为目标函数,使用人工神经网络和遗传算法相结合的组合优化算法,对风扇动叶弯掠参数进行自动寻优。风扇叶片弯掠改型使设计点总压比提高了0.18%,等熵效率提高了0.71%。实验结果表明:调整叶片沿展向和弦向的静压分布,可减小叶尖泄漏损失和端壁损失,提高风扇在设计点的气动性能。

某大涵道比涡扇发动机风扇激波噪声降噪设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇叶片弯掠造型对风扇激波噪声的影响,本文在基准风扇叶型的基础上,增大风扇叶片尖部前掠,加宽风扇叶片中下部和根部,设计了一种改型风扇叶片,并对基准风扇和改型风扇的前缘脱体激波噪声的一维传播特性进行了对比分析。结果表明,在海平面标准大气条件起飞工况和最大爬升工况下,改型风扇的激波噪声水平较基准风扇叶型低,证明该风扇叶型的弯掠改型设计有助于降低风扇激波噪声。

基于任意多项式中弧线的单级高效率风扇设计

为了在压气机通流设计阶段考虑叶片弯掠效应,开发了基于流线曲率法的通流设计程序,提出一种基于四次多项式的任意中弧线叶片造型方法,并推导了任意回转面上的中弧线表达式。以此方法为基础,采用通流设计与叶片造型相互迭代的方式开展大流量跨声速风扇设计研究。此风扇级的设计点为巡航状态,设计流量为155kg/s、压比为1.54。研究结果表明:在设计状态,此风扇级的总压比为1.545,转子和级效率分别为0.939、0.916;在设计转速下,失速裕度为17%,转子和级最高效率分别为0.945、0.923;在起飞状态,流量接近440kg/s,效率与巡航状态相当,压比高于巡航状态。