叶表凹坑影响压气机动叶损失特性的数值研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:aoyun2000
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随着现代航空发动机发展,对压气机效率与负荷提出了更高的要求。但负荷的提高带来了更大尺度的分离与损失,反过来制约着压气机性能。压气机动叶根部常常处于复杂的流动状况内,且根部区域处于分离起点位置,低能流体堆积严重,损失较大。采用被动流动控制技术-叶表凹坑,可以有效改善根部附近叶型损失,抑制附面层发展。本文以DMU37动叶根部叶型为研究对象,利用实验校核CFD方法研究了不同来流冲角与马赫数下原始叶栅的流动特性,并分析了损失产生机理。首先,对数值方法进行实验校核,验证了数值方法的可靠性。参考已有文献布置凹坑,分析了凹坑减少损失的机理,发现凹坑内旋涡诱导外部流体进入凹坑内增加了外部流体湍动能,附壁流动能力增强,且气-气接触产生“滚动轴承”作用减小了摩擦损失。凹坑增加了叶栅出口端壁附近损失,但出口部分叶高的尾迹损失明显降低,且出口截面总损失降低。其后根据相关凹坑位置变工况计算确定计算工况,对凹坑相关参数进行改变,包括凹坑位置、凹坑深度、凹坑深径比等等。分析凹坑几何参数改变对叶栅损失特性的影响,发现当凹坑几何参数改变时,凹坑内旋涡涡核位置发生改变,改变了凹坑下游流动状况。通过分析出口截面损失特性,确定了凹坑最佳位置为75%~100%弦长处,凹坑最佳深度为0.2mm,凹坑深径比为1/4。最后对原始叶栅与凹坑叶栅进行了变工况分析,变工况包括来流冲角与来流马赫数。通过分析变工况下叶表极限流线与出口截面损失特性,发现凹坑仅在部分冲角下降低了叶栅出口截面总损失,所有计算马赫数下截面总损失均降低。总结变工况下凹坑叶栅损失特性,证明了凹坑减阻技术的应用价值。
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