叶片局部弯曲对跨音速轴流压气机转子性能的影响.pdf

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1、．第349第1期沈阳航空航天大学学报v01．34No．1至塑!!年2月JournalofShenyangAerospaceUniversityFeb．2017========————=======================一：一文章编号：2095—1248(2017)01—0020—06叶片局部弯曲对跨音速轴流压气机转子性能的影响王建明，何朝锋，马阳(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：采用数值模拟方法研究了一系列弯高和不同弯角的叶片周向弯曲造型设计对NASARo—tor37跨声速压气机转子的气动性能的影响。结果表明：动叶弯曲能够有效地提高压气机

2、的稳定裕度和效率，且裕度的增量与弯高和弯角呈“双峰”关系。动叶的周向弯曲能够引起叶顶低能流体向主流区迁移，从而降低叶顶区域的流动损失，但在主流区流动损失有所增加，并且叶片通道内流体的质量流量沿叶高方向被重新分配。关键词：压气机；动叶；弯曲叶片；气动性能中图分类号：V235．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2017．01．003EffectsofpartialbendofbladeonrotorperformanceintransonicaxialcompressorWANGJian—ming，HEChao—feng，MAYang(Facu

3、ltyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China)Abstract：Effectsofcircumferentialbenddesigns(i．e．bowedheightandbowedangles)ofbladeonaerody-namicperformanceofrotorinatransoniccompressor(NASARotor37)wereinvestigatedbynumericalsim—ulationmothed．Theresultsshowthattheben

4、dofbladecouldeffectivelyimproverotatingstallmarginandadiabaticefficiencyofthecompressor．Theincreaseoftherotatingstallisattributedtothebowedheightandbowedangles，andtheirrelationshiplooksliketwo-peaks．Thecircumferentialbendcanmakelow—energyfluidofthebladetiptransportintomainstream，resultinginfl

5、owlossinbladetipregion．Thebendalsoleadstotheincreaseofflowlossinthemainstream，andmassflowinbladepassageisredistributedalonghighdirec·tionoftheblade．Keywords：compressor；rotorblade；bowedblade；aerodynamicperformance当今叶轮机械中广泛应用了弯曲叶片技术，其源于附面层迁移理论[1。2j，其中正弯曲叶片和反弯曲叶片都能控制叶栅通道内的径向压力梯度和展向压差，弯曲叶片的选择由流道内

6、沿流向的压力梯度决定。叶栅中的能量损失主要是由于流道内轴向、径向和展向3个方向的压力变化而引起的，而弯曲叶片能够有效地控制三维流场中压力的分布。李绍斌等口1通过对高负荷压气机静叶进行局部弯曲修型发现其具有较强的三维压力场控制能力和端壁流动控制能力，能够显著改善近端壁区域的流动，降低流动损失。韩万今等H。1发现收稿日期：2016—11一15基金项目：国家自然科学基金(项目编号：51476106)作者简介：王建明(1975一)，男，辽宁昌图人，副教授，博士，主要研究方向：流体机械，空气动力学，E-mail：jmwan975@163·corn。第1期王建明，等：叶片局部弯曲对跨音速轴流

7、压气机转子性能的影响21叶片正弯有助于减少断臂处的横向压力梯度，削弱断臂二次流动，使马蹄涡起始分离点位置向流道中间偏移，促使通道涡提早发生。AxelFischer等[6。通过数值模拟与实验研究了大弯曲静叶在某跨声速压气机中的应用。研究表明，在高气动负荷的压气机中，从最大压比到近失速工作范围之间，弯曲静叶能够削弱流动分离，使得总压比和效率有所增加。而在设计点到近阻塞工作范围之间，由于弯曲叶片表面摩擦损失的增大，引起总压比和效率的下降。Gallimore等"1将叶片三维设计应用到压气