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压气机动静叶片之间的相互作用,对压气机的性能产生重要影响。压气机流场中旋涡结构的运动形式是非常复杂的流动问题,这就需要采用有效的方法分析流场特性。本文采用NASA Stage35作为数值计算模型,应用大涡模拟(LES)数值计算方法对单级压气机进行计算。首先对主流场结构进行详细的分析,由S1流面的马赫数,压力系数和三个分量的涡量系数的结果,发现转子前缘存在脱体激波。利用轴向压力梯度揭示了流场中存在的波源位置有三处,分别在动叶尾缘,静叶前缘和静叶尾缘,这些波振源引起整个通道内流场的振荡。本文采用动力模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)和傅里叶模态分解(Fourier Mode Decomposition,FMD)两种动力学方法对S1流面各流场参数进行分解,详细分析了S1流面的频谱特性,揭示了各阶模态对应的流场变化,模态反映了结构频率和空间位置的关系。结果表明,两种分解方法得到的模态图中存在三个主导频率,且第一阶对应为转子叶片的通过频率(Blade Passing Frequency,BPF),是通道内旋涡的主导频率,表示尾迹在通道内随时间迁移的流动现象;二阶和三阶频率表示为高频谐波,在空间表现为较小尺度的扰动。然后,对静叶通道三维流场进行分析,采用三维Q准则对静叶通道中主要存在的涡系结构进行分析,上游尾迹周期性的从动叶尾缘脱落,被静叶前缘切割,有一部分与叶根部马蹄涡相互作用,造成能量损失。在静叶通道顶部同样存在马蹄涡结构,叶顶叶尖位置处不仅受到马蹄涡影响,还有上游转子叶顶间隙泄漏流与端壁附面层共同作用产生的小尺度诱导涡结构。通过非定常旋涡结构建立了静叶通道内主导旋涡的结构特征。最后,对静叶通道的三维流场采用动力学模态分解(DMD)和傅里叶模态分解(FMD)进行处理,发现模态图中的主导频率与S1流面的主导频率相一致,表明S1流面可以反映主流场结构。第一阶模态表明,转子尾迹周期性的进入到静叶通道,在流动过程中主要经过拉伸作用。第二阶和第三阶代表从静叶前缘脱落和叶顶部位产生的小尺度涡结构。总结起来,本文有两个创新点:第一是利用压力梯度发现三个振动波源,分别在动叶尾缘,静叶前缘和尾缘;第二是利用动力学模态分解(DMD)和傅里叶模态分解(FMD)方法对三维流场进行分解,来研究流场的频谱特性和各阶模态下的流动结构,为内流的研究提供一种新的思路。