压气机是航空燃气涡轮发动机产生内推力的重要部件,同时对其性能起着决定性作用。先进燃机的制造,离不开性能优良的压气机,而解决压气机的高压比环境和高效率之间的矛盾是提高其性能的关键。高压比环境使叶栅内产生了复杂的流动结构,进而增加了流动损失,降低了压气机的效率。因此,在高压比环境下控制栅内复杂流动是压气机方面工作的核心。锯齿尾缘技术在控制气动噪声方面的优良性能,说明了其在控制流动方面的潜力,近年来受到了国内科研工作者的广泛关注。本文以高负荷扩压叶栅NACA0065-K48为研究对象,采用数值方法,从流动损失、扩压能力、叶表极限流线、栅内体流线、叶表静压分布等方面考察齿宽、齿高、锯齿排布方式对高负荷扩压叶栅性能及流场结构的作用机理,进而找到了其减损的原因。本文在不同来流条件下,将综合性能较优的锯齿尾缘结构方案与原型方案进行比较,得到了其在变工况下的作用规律。研究表明:锯齿尾缘技术可以在不破环叶栅扩压能力的前提下,实现减小叶栅的流动损失。其减损作用在尾迹区和吸力面角区有不同的表现,即在本文研究的范围,来流马赫数0.5-0.7、来流冲角-13°-6°,均可以减弱尾迹损失,但在大部分情况下会恶化角区流动,增加角区损失。尾缘切削导致气流在压差的作用下形成具有卷吸作用的锯齿尾缘涡对,对低能流体的能量重新分配,从而改善了流道的流通状况,增强了其抵抗分离的能力。同时,尾缘处压差减小,减弱了通道涡和壁角涡的驱动力,进一步降低了叶栅流动损失。较优的锯齿几何特点为:合理的宽度、较小的高度和切削半个锯齿宽度叶根的排布方式。合理的宽度可以控制角区内损失的增加,较小的齿高使得锯齿尾缘叶栅可以获得宽范围的减损作用,齿根处切削的排布方式可以将减损效果扩大到角区。本文综合性能较优的锯齿方案为齿宽9mm、齿高3mm,以及切削半个锯齿宽度叶根的排布方式。在不同的来流马赫数下,锯齿尾缘叶栅对正常工作冲角范围内的损失均能起到减损效果。在原型叶栅的最小损失冲角下,可以分别使来流马赫数0.5、0.6、0.7工况的减损率达到2.0%、6.3%和4.0%。在来流马赫数为0.5和0.6时,锯齿尾缘仍能对某些严重分离的工况实现控制作用。