斜流压气机串列转子流场特性分析

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1、第41卷第l期2015年2月航空发动机Aeroen舀neV01．4lNo．1Feb．2015斜流压气机串列转子流场特性分析刘波，宋召运，杨晰琼，曹志远(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：以斜流压气机串列转子为研究对象，运用CFD软件进行了数值模拟，获得了该压气机在100茗和80％设计转速下S1流面流场、子午流场、阻塞工况及近失速工况的流场特性，为斜流压气机串列转子的设计和性能分析提供参考。研究结果表明：该斜流压气机在设计转速(69900r／mjn)下超声速特性明显，特性曲线较陡峭；当转速小于80j

2、；设计转速时

3、亚声速特性明显，特性曲线较平缓。随着转速的减小，压气机的稳定裕度逐渐增大。该斜流压气机串列转子叶根和叶中截面的损失主要来源于叶型尾缘的掺混损失和叶型吸力面的小范围激波损失；而叶尖截面的损失主要来源于叶型吸力面的大范围激波损失、激波与附面层的相互影响的损失和激波与叶尖泄漏流相互作用的损失。该斜流压气机进入近失速工况后，前排转子的激波强度进一步增大，并且叶间存在大范围低速区，造成流动损失进一步增大。关键词：串列转子；斜流压气机；流场；性能；激波损失；叶尖间隙涡损失；航空发动机中图分类号：V231．3文献标识码：Adoi：10．134

4、77／j．cnk1．aeroen91ne．2015．01．001F10wFIeIdAnalysis0faMixedFIOwCompressorTandem—R0tOrLIuBo，SoNGzhao—yun，YANGxi—qiong，CAoz11i—yuall(SchoolofPowerandEnergy，NorthwestemPol”echnicalUnive巧ity，xi’aIl710072)Abst旧ct：Takingtandem—rotorofamixednowcompressorasanobject，nowcharacte

5、risticsofS1streamsurface，meridionalchannel，blockingpointandstallpointwereobtainedbynumericalsimulationsusingCFDsofharetopmVidereferenceofdesignandcharacteristicsanalysisofthetandem—rotor．Theresultsshowthatthemi】【ednowcompressorhasobvioussupersonicperfonnanceandsteepp

6、e—．0mallcecuⅣeatdesignspeed(69900I，m)．Whenthespeedislowerthan80％designspeed，thecompressorhasobvioussubsoniccharacteristicsandanatchamcteristiccurve．Asthespeeddecreases，thestabilitymarginofthecompressorgraduallyincreases．Thelossofthetandem—mtormotandmiddlesectionismai

7、nlycausedbythemixinglossofthebladeh．ailingedgeandsmallshocklossofLiddesuction；thelossofthetipsectionismainlycausedbylargerangeshockloss，shockandboundarylayerinteractionloss，shockandtipclearancevortexintel-actionloss．AfterthemixednowcompressorenterednearstaUpoint，thes

8、hockintensityofthef而ntbladeisfhnherenharIcedandthetipsectionvisualizedawidelow—speedzone，whichfhrtherincreasesthenowloss．KeywOrds：tandem—mtor；mixednowcompressor；nowfield；pe—．ornlance；shockloss；tipclearancevortexloss；aemengine0引言斜流式压气机具有单级增压比高、结构简单、稳定裕度范围大等优点，相对于离心压气机

9、而言，减小了子午流道机匣曲率，使得叶尖流动得到了很好地改善，进一步减小了流动损失，所以在中小型发动机上得到了广泛使用。同时，由于子午面加速流动和离心效果，斜流压气机有着良好的低流量特性。斜流压气机长期以来一直是国内外学者密切研究的热点。国外著名学者Mus殍ave