压气机转子叶片附面层抽吸的参数化研究.pdf

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1、10FLUIDMACHINERYVo1．39，No．3，2011文章编号：1005—0329(2011)03—0010—08压气机转子叶片附面层抽吸的参数化研究刘小民，高健。王星(西安交通大学，陕西西安，710049)摘要：通过数值求解三维粘性雷诺时均Navier—Stokes方程，详细研究了非设计工况下不同抽吸位置、抽吸流量和抽吸孔数目对跨音速压气机转子性能的影响，揭示了抽吸流与流动分离和激波结构的相互关系。研究结果表明：合理的抽吸能够有效控制激波的发生位置，改变流道中激波结构，延迟由于激波造成的流动分离。抽吸流

2、量直接决定了压气机转子的性能，抽吸作用使得附面层内低能流体被移除，主流更加贴近叶片表面，从而增加了吸力面附近流体的动能，提高了流道内的通流能力，同时也能有效消除分离区内复杂的旋涡结构。关键词：抽吸流；激波结构；分离流动；流动控制；数值模拟中图分类号：V211；V231文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005一o329．2011．03．003ParameterizedStudyofBleedingFlowControlontheBladeSurfaceofTransonicCompressorRo

3、torLIUXiao-min，GAOJian，WANGXing(Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Atof-designflowcondition，theefectsofbleedingposition，bleedingrateandbleedingholenumberontheperform-anteoftransoniccompressorrotorareinvestigatednumericallybysolvingthree—dimensi

4、onalviscousReynolds-averagedNavier-Stokesequations．Theflowseparationandshockwavestructureoccurredonthebladesuctionsurfacewithandwithoutbleedingflowarealsorevealed．ThestudiedresultsshowthatthereasonabledistributionofbleedingflowCanefectivelycontroltheshock-wave

5、positionandchangetheshockwavestructure．Theflowseparationcausedbytheshockwaveintheflowpassageisdelayed．Thebleedingratedeterminesdirectlytheperformanceoftransoniccompressorrotor．Becauseofbleeding，low-energyfluidinthebladeboundarylayerisremovedandthefluidickineti

6、cenergynearthebladesuctionsideisincreased．Themainstreamfluidwithhighervelocityisclosedtothebladesurface．Consequently，theflowcapacityintheflowpassageisimproved．Atthesametime，thecomplicatednegativeflowvortexstructureissuppressedoreliminatedevidently．、Keywords：bl

7、eedingflow；shockwavestructure；separationflow；flowcontrol；numericalsimulation1前言一。吸气式压气机作为压气机设计的新概念之一，对抑制附面层的分离具有独特的优势。Mer-提高航空燃气轮机高推重比所面临的一个难chant等在MIT完成了单级吸气式跨音速压气机题是要在提高压气机压比的同时必须满足高效率的研究¨，2j，结果表明对叶片进行附面层吸气，通和高稳定性的双重要求，由于高负荷压气机均是过吸除表面的低能高熵流体，可以有效地控制边在强逆压梯度的条

8、件下连续运行，叶片吸力面尾界层的发展，重整压力梯度分布，提高叶片载荷，缘附面层分离是研究人员急需解决的关键问题之从而在转速不变的情况下提高转子压比。Glenn收稿日期：2010—08—09修稿日期：2010一lO一16基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(SJ08一m6)2011年第39卷第3期流体机械研究中心成功进行关于吸附式风扇的试验研图中在叶片60％轴