弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究.pdf

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1、2010年第38卷第2期流体机械13文章编号：1005----0329(2010)02—0013—O5弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究刘小民。高健(西安交通大学，陕西西安710049)摘要：采用具有不同控制参数的积叠线对Rotor37转子叶片进行周向弯曲造型设计，获得叶片的最佳弯高和弯角。采用数值计算方法研究了叶片弯曲对压气机性能及其内部流动结构的影响，结果表明：弯曲叶片具有良好的变工况性能，新设计的叶片能有效提高压气机的绝热效率和总压比。叶片周向弯曲引起端部低能流体向主流区的迁移，使得端壁和主流区流动状态发

2、生改变，在端壁区流动损失下降，而在主流区流动损失有所增加，同时沿叶高方向上流体的质量流量被重新分配。关键词：弯曲叶片；轴流压气机；数值模拟中图分类号：TH452文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．02．004NumericalInvestigationoftheEfectof[1owedBladeonthePerformanceofTransonicAxialCompressorLIUXiao-min，GAOJian(XianJiaotongUniversity，Xian71

3、0049，China)Abstract：Thebowedbladehasagreateffecttoimprovetheperformanceofaxialflowcompressor．ThepaperredesignsNASArotor37throughthestackinglinewithdifferentcontrolparametersandattainstheoptimalbowedangleandtheoptimalbowedheight．Thenumericalsimulationhasbeencarrie

4、douttoinvestigatetheperformanceoftheaxialflowcompressoranditsinternalflowstructures．Theresultsshowedthatthebowedbladehasbetterperformance．Theeficiencyandthetotalpressureratioofthenewbladesareincreasedeffectivelyatdifferentflowconditions．Theflowstructuresarechange

5、dintheendWallandinmain—streamregion，duetothebladeisbowedinthecircumferentialdirection．Thelowenergyfluidcentralizinginend—wallistranspor-tedtothemiddlespanalongthebladeheight．Theflowlossisdecreasedintheendwallandisincreasedinthemainstreamre—gion．Atthesametime，thef

6、luidflowmassisre—distributedinthespanwise．Keywords：bowedblade；axialflowcompressor；numericalsimulationI前言所占的比例较大，国内外学者在这方面的研究中投入了大量的时间、精力，建立了一整套理论和减轴流压气机叶栅通道内的损失主要分为叶型小端壁损失的行之有效的方法。其中利用弯曲叶损失和端壁损失，叶型损失主要与沿叶型表面附片控制叶栅端区流动分离、减少气动损失的方法面层的分布状况及其是否分离有关。端壁损失主被广泛研究和应用¨j。弯曲

7、叶片径向积叠线的要与端壁附近的二次流性状密切相关，对于具有选取，是设计弯曲叶片的关键技术之一_4J。但这高负荷、低展弦比特性的现代压气机而言，一般认方面的研究成果却相对较少。为端部损失占整个损失的30％～50％。由于端笔者采用一种简单的拼接型积叠线对跨音速壁流动状态的复杂性和这部分损失在整个损失中压气机叶片进行周向弯曲，同时利用数值方法对收稿日期：20o9—O8—O5修稿日期：20lO—01—0614FLUIDMACHINERYVo1．38，No．2，2010弯曲叶片进行气动性能和叶片周围流动特性的研为叶片高度的0．6％

8、。进口轮毂处相对马赫数为究，分析端壁区低能流体迁移的影响，对进一步理1．13，叶尖处相对马赫数为1．48，转子的设计转解弯曲叶片改善压气机栅内流动状况的机理进行速为17188．7r／min。探索。对NASA37转子进行叶片的弯曲造型。在给定弯高和弯角的条件下，通过调整无量纲参数e2弯曲叶片的设计的值来构造具有不同匹配