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压气机叶栅叶顶间隙流动研究

赵汝彬  
【摘要】:压气机叶顶间隙流动一直是国内外学者们在气动热力学领域研究的热点和难点。充分认识叶顶间隙的流动过程,将有利于改善压气机性能,提高压气机压缩效率,并能提升压气机的稳定工作范围。本文以某型航空发动机压气机叶栅为原型,以计算流体力学商业软件为载体,采用数值计算方法,着重探讨不改变小翼长度和宽度时,在不同叶顶间隙下叶顶小翼对间隙流动的影响。本文采用可压Navier-Stokes方程和Spalart-Allmars单方程湍流模型,分别对未加装叶顶小翼的常规叶片(NW)(原型)和加装宽度为0.5倍叶型最大厚度小翼的改型叶片(SW)(改型),在叶顶间隙τ为叶高的0.6%,1.2%,2.4%时进行了数值模拟。计算结果表明:随着叶顶间隙的增大,叶栅端壁静压最小值减小,同时该最小静压值点向叶栅下游移动;随着叶顶间隙的增大,叶片压力面和吸力面侧的压差增大,间隙泄漏流动增强;加装吸力面小翼使得叶片吸力面侧的静压系数明显小于原型,而在压力面侧变化不大;加装吸力面小翼延缓了叶顶泄漏涡的形成,叶片顶端压差明显降低,叶顶泄漏强度减弱,泄漏速率降低;加装吸力面小翼使得总压损失减小,叶栅效率提高。


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