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随着航空工业的发展和提高,航空发动机/燃气轮机已成为21世纪的最具有战略意义的国防工业产品,成为世界各国工业发展的主要方向。随着对军用飞机飞行速度、高度等性能要求的不断提高,以及飞机特种机动性的不断增强,航空发动机的压气机绝大多数情况都工作在进口畸变条件下,压气机的稳定性和工作效率明显降低。因此,提高畸变条件下压气机的稳定性和工作效率的研究已成为航空发动机发展研究的重要方向,对于改善畸变条件下压气机性能和稳定裕度的技术手段的研究具有迫切的理论意义和工程价值。 本文以大连海事大学船用小型燃气轮机技术重点实验室的跨声速单级轴流压气机为研究对象。首先采用数值模拟方法分析了改型压气机在最高效率点和近失速工况条件下的流场结构,发现该压气机在近失速工况下静叶叶顶处存在较大分离,静叶叶根附近气流流动情况较好,因此本文在静叶叶顶位置开设不同结构参数的间隙,分析了静叶顶部间隙结构参数对近失速工况下压气机性能的影响机理,发现了静叶顶部前缘间隙产生的泄漏流可以吹除分离,降低低能流体在吸力面和端壁角区的积聚,减轻流道堵塞,改善静叶通流能力,进而提高压气机的稳定裕度和工作效率。 最后,本文将改型效果最好的静叶叶顶局部间隙方案应用到受畸变影响的静叶流场中,在畸变影响区域内布置不同数量的带间隙静叶,研究不同数量带间隙结构的静叶对压气机性能的影响。研究结果表明在畸变影响区域内布置9个带顶部间隙的静叶能够改善静叶吸力面侧由畸变引起的分离流动,且在保证压气机效率的同时提高压气机的稳定裕度。