高負荷超音壓氣機轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、對于壓氣機而言，更高的單級壓比可以有效減小發(fā)動機的尺寸，減輕發(fā)動機重量，從而提高推重比。級負荷的提升必然將使壓氣機轉(zhuǎn)子進口速度在整個葉高范圍內(nèi)超音。本文對超音壓氣機轉(zhuǎn)子的氣動設(shè)計方法展開了研究，并對葉片通道內(nèi)流動的三維性給設(shè)計帶來的影響進行了分析。
　　通過分析通流設(shè)計參數(shù)對設(shè)計結(jié)果的影響，比較不同類型超音葉柵通道內(nèi)流場結(jié)構(gòu)得出了S2流面通流設(shè)計和S1流面葉型設(shè)計的參數(shù)選取原則。
　　在此基礎(chǔ)上，利用實驗室已有的設(shè)計平臺，采

2、用準三維方法針對一臺流量22.5kg/s，壓比3.2的超音轉(zhuǎn)子進行設(shè)計。用S2通流設(shè)計得到的轉(zhuǎn)子進出口氣流參數(shù)作為S1流面葉型設(shè)計的目標，提取首次設(shè)計的轉(zhuǎn)子三維損失分布反饋到 S2通流設(shè)計中，以提高通流設(shè)計的精度。S1流面葉型的設(shè)計中采用優(yōu)化的方法，在初始葉型的基礎(chǔ)上通過數(shù)值尋優(yōu)得到滿足通流設(shè)計要求的葉型。通過數(shù)值模擬證明葉型優(yōu)化得到的轉(zhuǎn)子在設(shè)計點流量22.4kg/s，壓比3.2效率0.852；說明采用準三維設(shè)計方法可以得到合理的超音壓

3、氣機轉(zhuǎn)子葉片。
　　為了提高轉(zhuǎn)子的效率，進一步對葉型優(yōu)化得到的轉(zhuǎn)子進行三維優(yōu)化，通過數(shù)值模擬證明優(yōu)化得到的轉(zhuǎn)子在設(shè)計點流量22.3kg/s，壓比3.2效率0.858；從數(shù)值模擬角度驗證了優(yōu)化設(shè)計方法的可靠性。
　　最后，作為超音平面葉柵實驗的準備，本文設(shè)計了一組拉瓦爾噴管的型面，經(jīng)數(shù)值模擬驗證出口氣流品質(zhì)達到了國軍標的合格指標。此外，通過對由有限個數(shù)的葉型構(gòu)成的實驗葉柵和平面葉柵進行數(shù)值模擬證明了實驗葉柵能夠有效地模擬平面葉