吸附式风扇叶栅流场数值模拟

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1、第39卷第4期2013年8月航空发动机AeroengineV01．39No．4Aug．2013吸附式风扇叶栅流场数值模拟叶代勇1，孙璐莹2，张跃学1(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司，沈阳110034)叶代勇(1978)，男，工程师，从事航空发动机总体设计工作。收稿日期：2011—11-11摘要：针对某型高性能风扇第2级转子叶片，采用NUMECA商业软件数值模拟的方法，分析了在叶片吸力面距前缘50％和75％弦长处采用吸气技术前后叶栅总压系数、气流转折角和静压升等方面的变化情况。结果表明：在相同攻角相同Ma下，叶栅总压损失随吸

2、气量的增加逐渐降低；叶栅气流转折角随吸气量的增加逐渐变大；叶栅静压升随吸气量的增加逐渐提高；在。攻角下，在不同Ma下进行吸气，叶栅总压损失都有所降低。关键词：吸附式风扇；吸气量；总压损失；气流转折角；静压升NumericalSimulationofCascadeFlowfieldforAspiratedFanYEDaJ—yon91，SunLu一徊f，ZHANGYue—XUel(1．AVICShenyangEngineDesignandResearchImtitute，Shenyang110015，China；2．AVICShenyangAircraftCorporation(Grou

3、p)Ltd．，Shenyang110043，China)Abstract：Basedonthesecondstagerotorbladeofahighperformancefan，thecascadetotalpressurecoefficient,flowdeflectionangleandstaticpressureriseadoptedsuctiontechnologywereanalyzedatbladesuctionsidedistancingleadingedgeof50％and70％ofchordbynumericalsimulationmethodswithNUMEC

4、Acommercialsoftware．Theresultsindicatethatthetotalpressurelossofcascadereducegraduallywiththeincreasingofsuctionflowra，teinthesanleattackangleandMachnumber．Theflowdeflectionangleandthestaticpressureriseincreasegraduallywitlltheincreasingofsuctionflowrate．ThetotalpressurelossofcascadeWasdecrease

5、dat6。attackangleanddifferentMachnumber．Keywords：aspiratedfan；suctionflowrate；totalpressureloss；flowdeflectionangle；staticpressurerise0引言高推质比是小涵道比军用涡扇发动机的主要追求目标之一，提高推质比涉及到发动机推力和质量2个方面，其中增加风扇压比是增大发动机推力的有效手段之一；而减少风扇，压气机级数、减轻风扇质量则会有效提高发动机推质比。在相同设计要求下，减少风扇级数势必增加风扇级压比，这使得风扇级负荷加重，叶片转角加大。在常规设计中，这种情况会导致

6、叶片附面层严重分离。文献【1】的研究结果表明，采用吸附技术可以控制叶片表面附面层分离，是提高压气机效率和压比十分有效的方法。美国麻省理工学院的Merchant首先提出了吸附式压气机设计的新方法，目前该项研究已经发展到部件级试验验证阶段间。NASA格林研究中心等也都对此进行过针对性的试验研究。国内西北工业大学刘波针对压气机叶片在高负荷及非设计工况下经常出现的附面层分离状况，采用数值方法研究了叶片吸力面在不同位置、不同吸气量时附面层抽吸对压气机转子气动性能的影响，并进行了相关试验网。哈尔滨工业大学王松涛对采用端壁抽吸及叶片表面抽吸的不同组合方式进行了研究，得到了对于不同的分离模式应采用不

7、同抽吸形式的重要结果，指出附面层抽吸改变了叶栅流场的拓扑结构，使得分离形式及强度变化，从而改善流动，提高性能圈。本文基于吸附式转子叶栅的研究，利用NUMECA商业软件数值模拟其平面叶栅吸气与不吸气的气动性能，分析吸气对叶栅总压损失、气流转折角和静压升的影响。1网格与叶栅开缝平面叶栅叶片型面选自某型高性能风扇第2级转子叶片。为便于对比试验，选择开缝宽度为2mlTl。第4期叶代勇等：吸附式风扇叶栅流场数值模拟1．1确定开缝位置开缝位置对吸气效果影响极大，合适的