弯掠动叶对压气机非定常性能影响数值研究

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1、Vol_52No．6第52卷第6期汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYDec．20lO2010年l2月弯掠动叶对压气机非定常性能影响的数值研究姚宏伟，顾忠华，韩万金(哈尔滨工业大学能源科学与3-程学院，哈尔滨150001)摘要：对某多级高亚音轴流压气机的第七级原型级和弯掠动叶改型级进行了非定常数值模拟，研究非定常条件对两种压气机级总性能参数的影响，数值研究结果表明：非定常条件下，弯掠动叶级的绝热效率在每一瞬时都高于原型级，弯掠动叶级效率的非定常波动范围和幅值较原型级都有所降低，并且其非定常波动的相位发生了改变。关键词：轴流压气机；前掠；正弯；效率；非定常流

2、动分类号：TK474．8文献标识码：A文章编号：1001—5884(2010)06-0457-03UnsteadyNumericalStudyontheCompressorAerodynamicsPerformanceofCurved．．sweepRotorBladeYAOHong．wei．GUZhong．hua．HANWan-jin(CollegeofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Theunsteadynumericalsim

3、ulationiscarriedoutontheoriginalstageandthecun,ed·sweeprotorstageoftheseventhstageofonemultistagecompressor．，andtheinfluenceoftheunsteadyconditiononthetwocompressorstagetotalperformanceisstuided．Thenumericalresultsshow，underusteadycondition，theunsteadyadibiticefficiencyofthestagewithc

4、urved—sweeprotorishigherthantheoriginalstageatever),instantaneous，andtheunsteadyfluctuationamplitudeoftheeficiencyisevidentlyreducedandthephaseisalsoshifted．Keywords：axialflowcompressor；forwardswept；positivecurved；eficiency；aerodynamicperformance和弯掠动叶级进行了非定常数值模拟研究，分析在非定常条0前言件下，弯掠动叶对总性

5、能参数的影响。描述Ⅱ1-片基叠规律中的掠、倾斜与弯曲是叶轮机械设计1非定常数值模拟与边界条件中的几个重要设计参数，也是对风扇、压气机性能有显著影响的几个因素。为了改善压气机的气动性能，这些参数被应本文的研究对象为某多级轴流压气机的第七级，动叶用于压气机级的改进设计中。(R7)有62个叶片、静叶(s7)有88个叶片。对动叶进行了徐建中院士指出：弯掠叶片在当代先进的高性能风扇前掠和正弯相结合的改型设计。本文采用的弯掠定义方法和压气机中得到广泛应用，对航空发动机的发展起到了很大如图1所示。弯掠叶片按下述方法生成：将原型动叶各截面的作用。因此可以说对弯掠叶片的研究具有极大

6、的工程应叶型的重心沿定义的弯掠积迭线进行积迭。弯高、弯角和掠用价值。Wadia等人在给出叶片后掠降低失速裕度这一结高、掠角也是分别由弯积迭线和掠积迭线定义。图1(b)表论的同时，首次展示，对于叶尖先失速的跨音速风扇，13-1-片前示的是沿叶弦法向从叶片吸力面看向压力面，图1(d)表示掠不仅能够提高效率，而且能够增强跨音压气机工作稳定沿着弦向从叶片前缘看向尾缘。性。G~mmer等在高负荷跨音速压气机静叶先进的三维叶非定常数值模拟在叶轮机械数值研究中得到广泛应用片概念中利用了掠和弯曲的空气动力学影响，并在BR710航的NUMECA软件上进行。非定常计算采用叶片约化方法

7、，空发动机风扇静叶巾成功应用。DentonJDl4对5套不同设研究中取各叶排的最大公约数为30，调整后各个叶排的叶片汁方案的跨音速风扇进行CFD计算。结果表明前掠和前倾数日分别为60和90，为了保证叶片数变化后动静叶栅的稠减少阻塞流量，而后掠和后倾相反，掠和倾对风扇的失速点度不变，分别将动静叶片参数乘以比例因子，动叶参数乘以有着显著的影响。王仲奇教授课题组在1990开始了大转角62／60，静叶参数乘以88／90，最终计算通道数目为2：3，计算弯曲压气机叶栅的研究工作，并取得了许多研究成果。。网格采用NUMECA软件包中的Autogrid5结合IGG模块生考虑到以往

8、研究中正弯