超音来流条件下附面层抽吸对压气机气动性能影响的研究

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1、硕士学位论文超音来流条件下附面层抽吸对压气机气动性能影响的研究RESEARCHONINFLUENCEOFBOUNDARYLAYERSUCTIONONCOMPRESSORAERODYNAMICPERFORMANCEUNDERSUPERSONICFLOWCONDITION高思华哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK472学校代码：10213国际图书分类号：621.438密级：公开工学硕士学位论文超音来流条件下附面层抽吸对压气机气动性能影响的研究硕士研究生：高思华导师：陈绍文副教授申请学位：工学硕士学科：动力机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学

2、位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK472U.D.C:621.438DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONINFLUENCEOFBOUNDARYLAYERSUCTIONONCOMPRESSORAERODYNAMICPERFORMANCEUNDERSUPERSONICFLOWCONDITIONCandidate：GaoSihuaSupervisor：A-Prof.ChenShaowenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、PowerMachineryandEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要压气机作为航空发动机核心部件之一，提高其单级压比可以有效减少发动机级数、提高推重比。而作为提高单级压比的有效手段之一，叶尖轮缘速度的增加将会导致流动超音，使得流道内生成激波。激波一方面可以改善气流静压升，另一方面会使得流动损失增加，这种特性也

4、使得激波成为超音速压气机研究核心之一。因此本文以典型超音速叶型为研究对象，分析气动参数的影响，深入研究抽吸方法对叶栅流道激波结构和气动参数的影响，分析激波损失结构。本文首先通过超音速平面叶栅DLR-PAV-1.5，进行数值方法和网格无关性验证，模拟结果与实验结果基本一致，证明了数值方法的准确性。通过对影响流场的气动参数进行研究，分析参数改变对流场激波结构和气动性能的影响，分析总结了不同工况的叶栅流场激波结构。对DLR-PAV-1.5叶栅进行不同抽吸位置、抽吸量的模拟计算，得到了较好的抽吸方案。该方案的抽吸位置在距叶栅前缘0.65轴向弦长处，抽吸量为进口流量的0.204%，其总压损

5、失系数相比设计工况减少2.65%。通过对比不同抽吸角度，得出了在相同抽吸压力下，垂直抽吸方案的抽吸流量比顺流抽吸方案提高了10.3%、比逆流抽吸方案提高了19.1%。通过对比三种抽吸槽构型，得出了倒斜角抽吸结构（SS3方案）抽吸效果更佳，在相同抽吸压力下，其抽吸量比垂直抽吸结构（SS1方案）提高22%。对单槽抽吸、双槽抽吸方案进行对比分析，结果表明双槽抽吸方案有效改善了原单槽抽吸方案，该方案总压损失系数对比设计工况结果减少3.37%。通过激波损失模型分析方法，发现在0.65抽吸位置进行抽吸可明显减小通道激波损失，而在0.75抽吸位置则效果不佳。叶型损失随着抽吸位置的后移有所减小，

6、脱体弓形激波造成的损失基本不受抽吸量影响。关键词：超音叶栅；压气机；抽吸；流动控制；激波结构-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsoneofthecorecomponentsofaero-engine,compressorcaneffectivelyreducethenumberofenginestagesandincreasethethrust-to-weightratiobyincreasingitssingle-stagepressureratio.Oneoftheeffectivewaystoimprovethesinglestagepressurera

7、tioistoincreasethebladetiprimspeed,whichwillleadtoflowsupersonicandcauseshockwavesinthechannel.Theshockwavecanincreasethestaticpressureontheonehandandincreasetheflowlossontheother.Thischaracteristicalsomakestheshockwaveoneofthecoreresearcheso