吸附式风扇∕压气机叶型自动优化设计

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1、第39卷第3期2013年6月航空发动机Aeroen舀neV01．39No．3Jun．2013吸附式风扇／压气机叶型自动优化设计苗雨露，周正贵，邱名(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)，√一L．，。二一一-苗雨露(1987)，男，硕士，研究方向为风扇，压气机气动优化设计。收稿日期：2012—04—09摘要：在无吸气叶型优化设计平台的基础上，对叶栅流场计算程序中吸气位置处边界条件进行处理，建立了吸附式风扇／压气机叶型优化设计平台。应用该优化设计平台对某高亚声速叶型进行了优化，优化过程中叶型参数化采用初始叶型叠加

2、修改量方法，除将叶型参数化中的叶型控制参数作为设计变量外，吸气位置也作为设计变量，吸气系数为O．01且保持不变。NUHECA计算结果表明：优化叶型的总压损失系数为0．0195，扩散因子为O．676；与优化前相比，优化后总压损失系数减小了54；

3、；，扩散因子保持不变。该优化叶型压力面尾部出现拐点，拐点前流动加速减压，缺点是减小了叶型尾部负荷，但也抑制了流动分离，减少了损失。关键词：吸附式风扇／压气机；附面层吸气；优化设计；低损失；拐点Optimization0fAxiaIAspiratedFan／CompressorProf

4、iIesMIAoYu—lu，ZHoUzheng—gui，QIUMing(collegeofEnergyandPowerEn百neering，Na巧ingunjVersityofAemnauticsandAstronautics，Na吗ing210()16，ctlilla)Abstract：Bymodi母ingthecascadenowsolvertoconsidertheefkctofsuction，anoptimizationdesigntoolexistedforpm6leswitlloutsuc“oncanbeuse

5、dtodesignaxialaspiratedfhn／compressorpm6les．Ahigh—subsonicpr06leisoptimizedbythetool，duringtheoptjmization，newpmfilesarecreatedbyaddingsmoothpenurbationstotheoriginalpr06leandsuctionholelocationasweUasVariablesre】atedtoPro例eparamete—za“onisservedasdesjgnva—ableswh

6、i】etheratioofsucljonmassflowtoinletmassnowiskept0．01．ResultsfromNUMECAshowthattheoptimumpr061ewithtotalpressurelosscoemcientof0．0195anddimJsionfactorof0．676is0btainedandthattotalpressurelosscoemcientisreducedby54％anddifrusionfactorkeptthesamecomparedtotheo“ginalpm

7、file．0nenotablefba【ureoftheoptimumprofileistheinnectionpointatthebackpartofpressuI℃sur矗ce，whichconnjbutestothelowlossandlhenegafiveaftloading．Keywords：axiala8piratedfan／compressor；boundarylayersuction；optimizationdes唔n；low—loss；innectionpoint0引言现代航空发动机设计要求风扇／压气机具有

8、更高的单级压比。在通常情况下，提高单级压比可采用增加转子转速、改善叶片造型等方法，但是对于更高单级压比风扇／压气机的设计，仅仅采用上述方法很难避免附面层的分离，从而使级负荷和效率受到限制。为了更好地控制附面层，麻省理工学院(MIT，MassachusettsInsmuteofTechnology)对吸附式风扇／压气机进行了深入研究，在叶片、轮毂和机匣表面开孑L／槽，通过吸除附面层内低能量流体达到抑制流动分离的目的。到目前为止，MIT已经成功设计并制造出3台吸附式风扇／压气机级试验件，其高、低转速吸附式风扇级试验件的作功能力

9、达到传统设计的2倍㈣。由于吸气在提高作功能力的同时可能会对发动机系统的效率产生影响，所以在设计过程中要求充分发挥吸气的潜力同，这就要求叶型的设计必须与吸气相耦合。目前，反问题设计方法已经较成功地应用于吸附式风扇／压气机叶型的设计。MIT建立了1套基于MIsEs的吸附式风扇／压气机设计系统I卅；Dang等