压气机串列叶栅流场特性的数值模拟与实验研究

摘要

当压气机末级静子叶片气流转角过大,无法用单排叶片实现时,通常可以采用串列叶栅来实现气流的折转。在选定叶型和轴向相对位置的情况下,周向相对位置对串列叶栅设计点和非设计点性能都有较大影响。为此,本文首先采用数值模拟研究方法,选取双圆弧叶型的压气机静子串列叶栅,在不同周向相对位置情况下考察其设计点和非设计点的气动性能和流场特性。其次,对周向相对位置(-10％,0.67)和(-10%,0.80)型两种方案的串列叶栅进行低速吹风实验研究,采用TR-PIV流场测试系统测量并分析了设计攻角下其时均和瞬时的流场。
　　对串列叶栅进行了高、低速数值模拟,对比分析了不同周向相对位置在不同攻角下对叶栅气动性能和流场特性的影响。结果表明:设计攻角工况下,对于高马赫数来流工况,当轴向相对距离为-10%且周向相对位置在0.80到0.83之间时,串列叶栅的气动性能和流场特性相对较好,前后排叶片所形成狭缝的射流作用增强,改善了后排流动拓扑结构,对后排叶片附面层产生吹除作用。在非设计攻角工况下,串列叶栅在-11°到+4°攻角范围内具有较好的气动性能和流场特性。高低速数值计算的吻合程度较好。
　　运用高频响TR-PIV流场测试设备对位置(-10%,0.67)和(-10%,0.80)型串列叶栅在设计攻角下进行了实验研究。实验时均值与高速数值结果吻合程度较好。实验结果表明叶栅流场主流区域和尾迹区域的非定常性都较强;位置(-10%,0.80)方案串列叶栅整体叶片尾迹宽度较窄,脱落涡尺寸较小,与主流掺混程度较弱,损失较低。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2串列叶栅研究现状

1.3 PIV流动测试研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章 数值模拟和实验测试方法

2.1引言

2.2数值模拟方法

2.3实验测试方法

2.4本章小结

第三章 高速数值模拟结果分析

3.1引言

3.2总体性能

3.3流场结构

3.4攻角特性

3.5本章小结

第四章 高低速验证分析

4.1引言

4.2总体性能

4.3流场结构

4.4攻角特性

4.5本章小结

第五章 串列叶栅实验研究

5.1引言

5.2实验与数值结果对比

5.3实验结果分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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