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吸附式压气机叶栅的实验研究和分析

牛玉川  
【摘要】: 高推重比是航空涡轮发动机设计过程中最为注重的技术指标之一,吸附式压气机是高推重比发动机研制中关于新型压气机的探索成果之一,有可能用单级吸附式风扇替代目前的两级或三级风扇。吸附式压气机的工作机理是借助叶片吸力面上的开槽吸除叶片表面的低能流体,防止或推迟附面层分离,使槽道气流实现较大的折转,风扇或压气机级负荷大大提高。 本文以平面叶栅风洞为实验平台,设计、加工了在叶栅吸力面上不同位置布置吸气槽,以及进行吸气和调节吸气量的设备,同时构建了实验台测量和数据采集系统。在不同来流马赫数、攻角、吸气量和吸气位置等状态下,测试吸附式压气机叶栅吸力面、压力面表面压力分布和叶栅尾缘等参数。借助数值分析和平面叶栅实验结果,讨论了吸气量、吸气位置对叶片表面压力分布、叶型损失的影响,初步总结了一些吸附式压气机叶型的设计准则。 结果表明,附面层吸除能有效减弱吸力面角区低能流体积聚,导致附面层减薄,减少分离损失,有助于降低叶栅总压损失,提高气流折转能力,改善叶栅气动性能。选择合适的吸气槽位置和吸气量,有助于进一步提高压气机的性能。


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