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通流分析是多级轴流压气机气动设计中非常重要的环节,先进压气机设计要求进一步发展通流分析模型。本文提出并验证了一套适用于通流分析的叶片力模型和通流分析经验模型,开发了基于上述模型的通流分析程序。以NASA/GE E3十级高压压气机、NASA/GE四级LSRC和课题组独立设计建造的立式四级低速大尺寸压气机(SJTULSRC)共三台压气机为典型案例,验证了通流分析模型的预测精度。本文的主要研究成果如下:(1)开发了通流分析程序,在数值方法中完整添加了反映压气机设计经验的叶片力模型,解决了通流分析不求解周向流场,无法分辨周向尾迹和分离的问题。叶片力模型包括无粘和粘性叶片力两类,其中无粘叶片力垂直于落后角经验模型生成的流面,不产生损失,使流动按照落后角经验模型指定的流动方向发展;粘性叶片力模型反映压气机的流动损失,使通流分析数值计算结果与通流分析经验模型预测完全吻合。(2)提出了完整的非设计工况通流分析模型,改进了已知的设计工况通流分析模型,使模型适用于新型叶型的气动性能预测。在改进设计工况通流分析模型时,基于统计分析检验了二维B2B截面计算的误差。对于计算误差较大的设计落后角模型,给出了拓展已知模型至新型叶型应用的方法。所提出的非设计工况通流分析模型基于落后角的隐函数,解析表达了落后角随攻角的变化率,适用于全叶高和全工况的落后角预测。模型利用了落后角的隐函数描述叶片的无量纲载荷,基于任意阶多项式拟合衡量了非设计工况的损失。(3)搭建了四级低速大尺寸压气机试验台SJTULSRC,对新型高压压气机原型级进行了低速模化试验,形成了适用于高压压气机气动设计的通流分析模型。通过对设计点和近失速点逐排叶片的级间性能测试试验,以及详细的试验数据和通流分析解对比,验证了本文开发的通流分析程序预测精度,为高压压气机气动设计提供了可靠的预测模型和数值程序。