非均匀栅距对轴流压气机流动影响的数值研究.pdf

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1、第1卷第1期2010年2月航空工程进展ADVAN【：ESINAER()NAUTICALSClENCEANDENGINEERlNGV01．1No．1Feb．2010文章编号：1674—8190(2010)01—090—05非均匀栅距对轴流压气机流动影响的数值研究白志刚，刘前智(西北工业大学动力与能源学院．西安710072)NumericalStudyoftheEffectsofUnevenBladeSpacingontheflowinanAxialCompressorBaiZhigang，LiuQianzhi(SchoolofPowerandEnerg

2、y，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China)摘要：本文进行了非均匀栅距叶片排的轴流式压气机流场数值研究。进口导叶采用了不同的非均匀栅距结构，探讨了不同工作状态下对压气机性能及动叶非定常气动力的影响。数值研究中采用I，U—SGS隐式解法与双时间方法相结合，求解圆柱面二维流动的雷诺平均非定常N—S方程。数值研究的结果表明，进口导叶非均匀栅距结构对压气机气动性能影响不大，但对动叶表面受到的非定常气动力有一定影响。采用不同的非均匀栅距进口导流叶片排结构型式，动叶表面的非定常气动力的分布是不同

3、的。不同工作状态下的计算结果显示，即使采用相同的非均匀栅距结构，非定常气动力的分布特性也是不相同的。关键词：非均匀栅距；轴流压气机；非定常气动力；数值模拟；动静干涉中图分类号：V211．7文献标识码：AAbstract：Thequasi-threedimensionalflowsinanaxialcompressorwithnon—uniformbladespacingarenumerical—lyinvestigatedinthispaper．Theeffectsofnon-uniformspacinginletguidevaneontheaero

4、dynamicperform—aneesandtheunsteadybladeforcesunderdifferentworkingconditionsforasinglestagecompressorarestudied。ReynoldsaverageNavier-StockesequationsofthetWOdimensionalflowsoncylindricalsurfacearesolvedbydualtime-steppingapproachinconjunctionwithLU—SGSimplicitmethod．Theresults

5、showthatthereislittleinflu—enceonaerodynamicperformancesofthecompressorstagswithdifferenttypesofnon-uniformspacingIGV．WiththeusingofdifferentunevenspacingIGVconfigurations，thedistributionsoftheunsteadyaerodynamicforcesonrotorbladesurfacearedifferent．Underthedifferentoperatingco

6、nditions，theinfluencesofanunevenspacingIGVconfigurationontheaerodynamicforcesaredifferent．Keywords：unevenspacing；axialcompressor；unsteadybladeforce；numericalsimulation；rotor-statorinterac—tion引言随着现代军用与民用飞机性能的不断提高，新型高性能航空发动机对轴流压气机提出了更为苛刻的要求，除要求压气机的结构更加紧凑外，还必须能在恶劣的进气条件以及高负荷和非设计工况

7、下稳定工作，民用发动机压气机还必须具有更低的气动噪音。压气机工作时，转动叶片所受气动力的非定常脉动会使叶片发生强烈振动，引起叶片的高收稿日期：2009—11—05；修回日期：2010一Ol一15通讯作者：白志刚。bzgll@163．com周疲劳，导致叶片掉块、断裂等严重事故。高负荷、高效率、同时又具有高可靠性和低气动噪音的轴流压气机(风扇)对航空发动机来说是至关重要的。为了降低叶片高速旋转所产生的气动噪音，国内外对叶片的间距分布规律进行了大量的研究工作。这方面比较有代表性的研究主要集中在对直升机旋翼和民用风机上，如美国贝尔公司研究了直升机旋翼叶片不等

8、距对旋翼气动噪声的影响，指出采用不等距结构具有降嗓作用¨。43。国内通过数值模拟研究了风机叶片采用不等距对通