用于叶尖射流扩稳的Coanda喷嘴参数化研究

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1、第４４卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２２０１４年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１４用于叶尖射流扩稳的Ｃｏａｎｄａ喷嘴参数化研究王前，胡骏，李亮（江苏省航空动力系统重点实验室／南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京２１００１６）摘要：为提高压气机叶尖射流扩稳研究中喷嘴的附壁性能，采用数值方法研究了Ｃｏａｎｄａ表面形式以及喷嘴宽度对Ｃｏａｎｄａ喷嘴附壁性能的影响。计算结果表明：Ｃｏａｎｄａ喷嘴的附壁性能与喷嘴上型线出口段的曲率密切相关，上－１型线出口段曲率大于１／６ｍｍ时，喷嘴的附壁性能随

2、着上型线出口段曲率的减小而提高；上型线出口段曲率减小－１到１／６ｍｍ后，喷嘴的附壁性能不再改变。型线确定后，喷嘴的附壁性能随喷嘴宽度的增大而降低。关键词：压气机；叶尖射流扩稳；Ｃｏａｎｄａ效应；参数化研究中图分类号：Ｖ２３１．９　　　文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０２桘００７４桘０３ParametricStudyofCoandaInjectorAppliedinCompressorStability／EnhancementＷＡＮＧＱｉａｎ，ＨＵＪｕｎ，ＬＩＬｉａｎｇ（JiangsuProvinceKeyLaborat

3、oryofAerospacePowerSystems＆CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China）Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｔａ-ｂｉｌｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｂｙｔｉｐｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣｏａｎｄａｓｕｒ

4、ｆａｃｅｆｏｒｍａｎｄｉｎｊｅｃｔｏｒｗｉｄｔｈｏｎｔｈｅＣｏａｎｄａｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｉｎ-ｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｍｏｌｄｅｄｌｉｎｅａｔｔｈｅｏｕｔ-－１ｌｅｔｓｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｅｎｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｍｏｌｄｅｄｌｉｎｅａｔｔｈｅｏｕｔｌ

5、ｅｔｓｅｃｔｉｏｎｅｘｃｅｅｄｓ１／６ｍｍ，ｔｈｅＣｏａｎｄａｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅ；ｗｈｅｎｔｈｅｃｕｒｖａ-－１ｔｕｒｅｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｍｏｌｄｅｄｌｉｎｅａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｓｅｃｔｉｏｎｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ１／６ｍｍ，ｔｈｅＣｏａｎｄａｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔ-ｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｃｈａｎｇｅｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｍｏｌｄｅｄｌｉｎｅｉｓｄｅ

6、ｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈｅＣｏａｎｄａｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｌｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｊｅｃｔｏｒｗｉｄｔｈ．Keywords：ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｂｙｔｉｐｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；Ｃｏａｎｄａｅｆｆｅｃｔ；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｙ［３－４］引言不会对来流造成扰动，更适应用于多级压气机。目前的研究都是针对某种特定的喷嘴结构，探索射流压缩系统的流动失稳一直限制着压气机性能的提扩稳机理，关于Ｃｏａｎｄａ喷嘴的附壁效应和参数化研高，

7、而转子叶尖的流动稳定性是其中的关键，叶尖射流［１－２］究，至今未见公开文献报道。本文通过ＣＦＤ计算，详扩稳已经被证明是一种行之有效的扩稳方法。［２］细分析了Ｃｏａｎｄａ表面形式以及喷嘴宽度等因素对喷Ｓｕｄｅｒ等人的研究结果表明，射流扩稳的关键在于提嘴附壁性能的影响，为射流扩稳研究中Ｃｏａｎｄａ喷嘴的高转子前缘叶尖间隙附近的轴向速度，而典型的压气设计提供可行的设计方案和参考数据。机叶尖间隙只有０ｍｍ～２ｍｍ，因此，如何提高射流的附壁性能，是射流扩稳研究者们普遍关注的关键问题。喷嘴的结构直接影响射流的附壁性能，为提高射流的１　计算模型及计算方法

8、扩稳效果，喷嘴的设计尤为重要。图１（ａ）给出了计算模型的整体示意图，主流通道Ｃｏａｎｄａ喷嘴利用附壁效应可以产生紧贴壁面的长度为３６０ｍｍ，高度为４０ｍｍ，喷嘴高度为２１ｍｍ。射