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翼刀控制压气机环形叶栅二次流的数值研究

兰小灵  
【摘要】: 论文在翼刀轴向位置和翼刀长度均不变的情况下探讨了翼刀周向位置和径向尺寸(即翼刀高度)变化对环形压气机静叶叶栅内二次流的影响,得到了在亚音速条件下控制二次流的最佳翼刀高度和周向位置并获得了在跨音速条件下翼刀影响二次流的初步信息。 在亚音速叶栅中,各种方案翼刀不同程度地改善了叶栅内二次流动情况。翼刀有效地阻断并控制了马蹄涡压力面分支的发展,同时分别在压力面-翼刀和翼刀-吸力面之间形成通道涡P2和通道涡P1,这两个旋涡强度都小于常规叶栅中的通道涡强度。随着翼刀向吸力面靠近,翼刀对马蹄涡压力面分支的阻断作用减弱,通道涡P2增强,通道涡P1减弱弱。翼刀在最佳周向位置处,不仅能有效抑制马蹄涡压力面分支的发展并能产生最为有效的翼刀涡。分析表明,距压力面为0.7t(t为节距)为本次计算的最佳位置;随着翼刀高度的增加,翼刀对横向流动的阻断作用增强,但翼刀的附加损失也增加,翼刀周围损失峰值也增加,并且波及范围越来越广,计算结果表明,5mm为最佳翼刀高度。 与常规叶栅相比,在跨音速叶栅中各方案翼刀没有改善叶栅内二次流动情况。翼刀有效地阻断和控制了马蹄涡压力面分支的发展,分别在压力面-翼刀和翼刀-吸力面之间区域形成通道涡P2和通道涡P1,这两个旋涡强度都小于常规叶栅中的通道涡强度,但翼刀改变了两端壁附近压力梯度的分布,增大了两端壁附近的逆压梯度,使两端壁与吸力面所夹角区的分离流动增强,同时翼刀还干扰了两端壁附近叶片前缘的加速流动,使气流没有加速到最大速度就开始扩压,这也导致两端壁和吸力面角区的分离流动增强。随着翼刀逐渐靠近吸力面,通道涡P2增强,通道涡P1减弱;与此同时,翼刀和吸力面间的逆压梯度也逐渐增强,逐渐增强的逆压梯度作用于逐渐减小的区域,使翼刀与吸力面之间的分离流动逐渐增强。翼刀高度的增加没有改变翼刀带来的负面影响,反而造成更多的附加损失。所有高度下各周向位置翼刀都没有减弱二次流,而是使二次流的损失增加,随着翼刀高度增加,二次流损失也增加。


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