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压气机叶片型面及吹吸气孔优化设计

王传宝  
【摘要】: 本文通过数值计算的方法,对吸气式压气机叶片流场进行数值模拟,研究附面层吸除技术对亚音速压气机扩压叶栅流场的影响。并且采用计算流体力学的气动造型数值优化的思想,在作叶型型面自动优化的同时,把叶片吸气孔的位置也作为自动优化的一个设计变量,一并进行优化,以期使叶片达到更高的技术性能要求,同时探索出一条有效的吸气增益途径,为更高性能风扇和压气机的设计提供思路和经验。 对压气机叶栅通道流动,采用N-S方程进行流场计算;紊流粘性系数运用B-L双层代数湍流模型计算。叶栅网格为H型结构化网格,带壁面正交处理。 结果表明,附面层吸除可以有效的改善叶栅通道的流动,降低叶栅损失并增加其负荷;吸气量一定的条件下,沿叶片吸力面可以找到最佳的吸气位置,使叶栅损失达到最低;对于较大弯角叶型并且存在分离的情况,在适当的位置吸气可以有效地控制附面层的发展并消除分离,提高叶栅通道的流通能力。 经过进一步的优化设计,得到的最终叶型在几何造型上基本保证了合理性,其叶片载荷都有所增加,叶栅通道气体总压损失有明显的下降。这说明本文采用的优化方法以及设计的优化系统合理有效,能够提高叶栅的性能,尤其是对于吸气式压气机叶片,在型面优化的同时,它能够搜索到最优的吸气位置。


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