航空发动机压气机在设计时一般认为其工质是空气，然而在航空发动机实际使用过程中，工质会发生变化（比如舰载机蒸汽弹射，压气机吸入高温蒸汽）。蒸汽的吸入导致压气机工质的变化，会降低压气机气动稳定性，威胁航空发动机使用安全。国内在压气机吸入蒸汽方面的研究较少，目前为止尚未发现试验方面的公开文献，而在数值计算方面，国外和本课题组均开展了较多的研究，但是采用的计算方法尚有不足之处，主要表现为：工质是理想空气和气态理想水气体，没有考虑蒸汽中含有液态水滴以及空气、气态蒸气、水三者之间的能量、动量、质量交换的耦合计算等因素，这些因素对压气机气动稳定性的影响并不能完全忽视。本文以两级低速轴流压气机为研究对象，采用试验和数值计算相结合的方法，研究了高温蒸汽吸入导致的工质变化对压气机气动稳定性的影响。
　　基于南航现有的双级低速轴流压气机试验台，购置了高温蒸汽发生器和相应的配套装置，搭建了压气机吸入蒸汽试验台，试验研究结果表明：吸入蒸汽引起压气机入口总压、总温参数变化、折合转速降低，且转速越高，总压参数变化值增大，总温参数变化值减小。压气机吸入蒸汽导致最大总压比、峰值效率和稳定裕度降低，且转速越高，下降越显著。
　　数值计算采用多相流计算模型，在计算域内定义理想空气、理想水气体、液态水，通过连续相与离散相之间相互耦合计算并采用定常及非定常数值模拟方法研究蒸汽吸入对压气机气动稳定性影响。数值计算结果表明：转速越高，吸入蒸汽造成压气机的稳定裕度、效率和总压比下降得越多；压气机吸入蒸汽后，入口来流高温蒸汽中的水滴首先附着于第1级转子，在其吸力面前缘存在较大范围的水膜，后面叶排的叶片表面水膜面积越来越小，蒸汽与空气在压气机通道内持续换热；大范围的尾缘流动低速区和分离涡最先出现在第2 级静子吸力面，表明第2级静子最先发生失速，随后第1级静子吸力面也出现分离涡，说明两级压气机内静子相比于转子最先失速，之后第2级和第1级转子吸力面先后出现分离涡，同时失速时压气机第2级通道内气体向进口方向流动，流动分离从第2级向第1级通道发展，说明两级低速轴流压气机失速始发于第2级并且静子最先失速，最后扩展到第1级然后整个压气机失速；蒸汽吸入降低来流马赫数，气流动能减小，空气熵及温度增加，转静子吸力面附面层加厚，流动分离区范围扩大，尾迹流损失增加，以至于吸入蒸汽时转静子吸力面相比于仅吸入空气时在小流量工况下更容易流动分离，提前进入失速状态，进而引发压气机失速；蒸汽温度和吸入量的增加对压气机是不利的影响因素，蒸汽温度、吸入量增加均会导致压气机特性参数递减，通道内马赫数降低，吸力面附面层加厚，压气机更易提前失速；蒸汽吸入量继续增大，对压气机负面影响的增长率会越来越低，蒸汽吸入量较小时对第1级的影响较第2级更为突出，而蒸汽吸入量较大时对第2 级的影响较第1级更为突出，说明蒸汽吸入量较大时蒸汽放热对压气机的不利影响比水膜附着更为严重。
　　试验还研究了旋流畸变和蒸汽吸入耦合作用对压气机气动稳定性的影响，结果表明：单纯旋流畸变时，反向整体涡增大总压比，降低稳定裕度和效率，且转速越高，影响更为显著，蒸汽吸入和旋流畸变耦合作用导致压气机稳定裕度、效率下降更为显著。