篦齿封严流动及其对压气机静子性能的影响

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1、第39卷第6期航空发动机Vol

2、39No．62013年12月AeroengineDee．2013篦齿封严流动及其对压气机静子性能的影响孟德君，邢雷，李坚(1．沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．驻沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司军事代表室，沈阳110043)摘要：为研究工程上广泛采用的3平齿型篦齿封严泄漏流动，以1台多级压气机第3级静子为例，利用数值模拟技术进行了计算分析。结果表明：篦齿封严间隙与泄漏流量成线性正比关系，但对静子流通能力和总压损失等的影响不是线性的；篦齿封严泄漏导致静子端壁区流动产生角区分离，并催生强的二次流动，是静子封

3、严泄漏能够影响主流大范围流动的内在机制。为此提出将篦齿封严间隙控制在1％叶高左右的建议，以将篦齿封严泄漏对压气机静子的影响控制在可接受的范围之内。关键词：篦齿封严间隙；压气机静子；性能；流场；数值模拟InfluenceofShroudedStator孟德君(1979)，男，硕士，高级工程师，CavityFlowonCompressorStatorPerformance从事风扇／压气机气动设计工作。基金项目：燃气轮机工程研究项目资助MENGDe_jun，XINGLei，LIJian(1．AVICShenyangEngineDesignandResear

4、chInstitute，Shengyang110015，China收稿日期：2013—01—272．CustomerRepresentaitiveinSLEMC，Shenyang110043，China)Abstract：Inordertoinvestigatetheapplicationofthreeflatseal-teethconfigurationinengineering，thecalculationanalysiswasperformedbynumericalsimulationsonthebasisofthethirdstatorofa

5、muhi-stagecompressor．Theresultsshowthattheleakageflowandthesealclearance／spanislinearlyproportionalrelationship，butallofthestatorflowcapacityandtotalpressurelossandothereffectsthatarenotlinear；theleakageflowleadstocomerseparationandstrongsecondaryflowinthestatorendwall，itisthef

6、lowmechanisminsidethatthemainflowareinfluencedbytheleakageflow．Sowerecommendthatthesealclearance／spanmustbecontrolledlessthan1％bladespantocontroltheinfluenceofleakageflow．Keywords：shroudedstatorseal-toothclearance；compressorstator；performance；flowfield；numericalsimulation等p卅在美国

7、刘易斯研究中心发现，带冠静子的叶根O引言(本文所述叶根均指接近轮毂处)泄漏可影响下游叶排采用航空发动机风扇／压气机静子内环可以有全叶高的流动，篦齿封严间隙增加1％，压升下降3％，效地抑制悬臂静子径向间隙产生泄漏流，但由于静子效率下降1个百分点，其影响程度与压气机转子叶尖内环与转子鼓筒之间依然存在径向间隙，为进一步抑间隙的影响程度相当；Wellborn等同在2001年对静子制该间隙处的ff}f漏，T程上常采用篦齿封严的措施。封严腔内的流动结构和流动机制开展了更为详细的研静子篦齿封严内部的流动非常复杂，而且还会与静子究，并建立了l维计算模型；Longle

8、y等[61在2000年开通道内的主流发生强棚互作用。展了间隙泄漏流与主流相互作用的试验与计算研究。封严性能的退化及其导致的发动机结构故障和囝内也逐渐认识到篦齿封严对压气机性能的影事敞时有发，从发动机的燃油消耗率、推重比、T作响，开展了一些基础性研究I，但是对工程应用研究可靠性、持久等力‘虑，先进的封严技术已成为卡}1对较少。为了研究丁程¨泛采用的3平齿型篦齿lJ天地的⋯N．J．HggerI!研究发现气流绛过封严c漏流动，考虑到在多级压气机中中间级的负荷’、I}fi川⋯趣j干、il；il；tI岛，in．问e处／f：水甲』J{=离，小义以某高压压气机中负

9、荷较大、叶片高仪彳j流流tfJi¨r‘1流{入4圭If严Ⅱ隙；Wellt}orn度适中(间隙与叶高比值适中)