飞机在砂尘地带工作时会吸入大量含砂气流,砂尘进入压气机后对叶片的冲蚀会造成永久性的磨损、叶片表面的点蚀以及前缘破损,增加叶片表面粗糙度和叶片通道的总压损失,改变发动机的总体性能,对发动机造成极大损伤。对于旋转部件中砂尘飞行轨迹及碰撞位置的研究有助于提高叶片表面损伤位置的认识,获得砂尘飞行及碰撞位置的一般规律。本文以某型轴流压气机为研究对象,通过开展砂尘在该轴流压气机模型中飞行轨迹的数值模拟得到其碰撞位置的一般规律对研究压气机叶片抗冲蚀性能具有重要的参考价值。本文结合理论分析、试验与数值仿真完成了以下工作:(1)进行了砂尘在流场中的受力分析,并建立流场数据库以及碰撞反弹数据库。通过分析流场对砂尘的作用并基于颗粒轨道模型获得了砂尘运动过程中受力;通过采用Numeca流场计算软件,获得了计算模型流场节点参数;通过碰撞反弹试验台,开展了不同粒径砂尘在不同入射条件下与钛合金平板的碰撞反弹试验,获得了不同入射条件下砂尘的反弹参数;以VC++为研究平台建立了流场数据库与碰撞反弹数据库。(2)基于颗粒轨道模型及拉格朗日法编写砂尘运动轨迹计算程序,并计算了单颗砂尘在压气机流道中的飞行轨迹及与叶片的碰撞位置。(3)进行了大量砂尘飞行轨迹的数值计算,并拟合得到了砂尘在转子叶片表面碰撞参数的一般规律。通过在程序中不断的循环计算获得了大量砂尘的飞行轨迹及碰撞参数,数值结果表明:相对于导流叶片与静子叶片,转子叶片受到砂尘碰撞频率较高;砂尘集中碰撞于叶片前缘、叶盆位置,叶高方向随高度增加,碰撞频率不断上升,叶尖附近位置碰撞频率较高。通过Matlab软件对碰撞参数进行数据拟合,得到了不同叶高处、叶片表面的拟合方程,基于不同叶高所获拟合方程比曲面拟合拟合误差更小,拟合更精确。通过本文的研究,一方面能够为其他旋转部件中砂尘碰撞部位研究方法提供参考,另一方面根据所得压气机叶片表面砂尘碰撞位置的分布规律,为压气机抗冲蚀设计提供参考。