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附面层抽吸对压气机叶栅内流动影响的实验研究

付晓涛  
【摘要】: 现代的轴流压气机设计要求具有更低的重量和更小的尺寸,这意味着需要更高的单级负荷和压比。低反动度附面层抽吸式轴流压气机概念的提出和应用对这一目标的实现提供了有效的手段。在影响压气机气动性能的各因素中,附面层的流动状况具有决定作用。吸气式压气机设计的研究表明,采用附面层抽吸技术,可以大大提高压气机叶栅的负荷水平和扩压能力,是一种具有广阔发展前景的新概念压气机设计方法。 本文以带有抽吸结构的低反动度轴流式压气机为研究对象,其抽吸结构包括抽吸槽和吸气腔,抽吸槽分别位于静叶吸力面和静叶栅下端壁近吸力面处,静叶具有较大的转角。通过五孔探针测得了叶栅进出口截面上的气动参数,考察了不同抽吸方式下附面层抽吸对压气机叶栅气动性能的影响。对实验级进出口截面上压力、速度矢量及总压损失系数等的分布状况,以及级的特性曲线,进行了细致的分析。结果表明,进行附面层抽吸可以在一定程度上减小通道涡的强度和尺度,有效地延迟吸力面的分离趋势和降低分离的强度,并能使吸力面角区低能流体的积聚减弱,阻塞作用减轻,从而使流动损失减小,扩压能力得以恢复,提高压气机整体性能。 论文着重对不同抽吸方式下的效果进行了对比分析,其抽吸方式分为三类:轮毂处抽吸,吸力面抽吸以及不进行抽吸的方案。研究结果表明,所有抽吸方案均能使叶栅的总压损失减小,但是单一的抽吸方式不能很好地减少分离,组合抽吸能更好地控制叶栅的三维分离流动。


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