葉片式封嚴(yán)及葉片設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、對(duì)于高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)，各級(jí)葉片出口與進(jìn)口逆壓力差很大，靜子葉根處泄漏損失很大，本文提出一種葉片式封嚴(yán)裝置，希望通過采用葉片式封嚴(yán)取代常規(guī)的篦齒封嚴(yán)，實(shí)現(xiàn)抑制甚至消除轉(zhuǎn)靜部件之間的泄漏。為此，本文首先設(shè)計(jì)一高負(fù)荷壓氣機(jī)級(jí)，通過此壓氣機(jī)級(jí)靜子容腔中分別加入篦齒封嚴(yán)和葉片式封嚴(yán)進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)封嚴(yán)葉片設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。
　　對(duì)于高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)第一級(jí)轉(zhuǎn)靜子設(shè)計(jì)，本文采用傳統(tǒng)S1/S2兩類流面結(jié)合優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)本文高負(fù)荷軸流壓氣機(jī)

2、第一級(jí)轉(zhuǎn)靜子進(jìn)行 S2通流設(shè)計(jì)，并通過修改子午面流道研究其對(duì)葉型氣動(dòng)性能的影響。得出：轉(zhuǎn)子通道收縮越大，整個(gè)葉高區(qū)域損失越小，效率和壓比越大，出口絕對(duì)氣流角越小，有利于靜子設(shè)計(jì)；靜子通道收縮越大，葉中區(qū)域擴(kuò)散因子越小。
　　以S2流面通流設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)各葉高回轉(zhuǎn)面葉型進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，并積疊成三維葉片，通過比較回轉(zhuǎn)面流動(dòng)與相同葉高三維葉片 S1流面流動(dòng)情況，校驗(yàn)回轉(zhuǎn)面計(jì)算與三維計(jì)算流場(chǎng)的吻合性。利用實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，將回轉(zhuǎn)面優(yōu)化

3、設(shè)計(jì)與準(zhǔn)三維葉片設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，對(duì)初始設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)面葉型進(jìn)行氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　利用實(shí)驗(yàn)室葉片氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)上述積疊的三維葉片進(jìn)行包括子午面通道、積疊線彎、掠以及安裝角在內(nèi)的多變量三維優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)流量6.295kg/s，設(shè)計(jì)目標(biāo)總壓比2.092。優(yōu)化得到流量和總壓比接近設(shè)計(jì)目標(biāo)，等熵效率為90％，失速裕度為14.2%的轉(zhuǎn)子葉片。通過對(duì)比級(jí)環(huán)境下靜子流場(chǎng)計(jì)算和單獨(dú)靜子流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，得出單靜子計(jì)算可以模擬級(jí)環(huán)境下靜子流場(chǎng)，并

4、對(duì)單靜子進(jìn)行三維優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到等熵效率85.1%，失速裕度11.5%的級(jí)。
　　本文提出葉片式封嚴(yán)技術(shù)，用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏損失、增大發(fā)動(dòng)機(jī)推力、降低發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。葉片式封嚴(yán)是基于帶箍環(huán)葉片的基礎(chǔ)上，在靜子容腔中輪轂一側(cè)安裝一圈靜子封嚴(yán)葉片，靜子封嚴(yán)葉片葉尖與靜子內(nèi)環(huán)之間留有間隙避免轉(zhuǎn)靜碰擦，封嚴(yán)葉片根據(jù)壓氣機(jī)工作原理設(shè)計(jì)，葉片隨輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生逆泄漏流方向的作用力，從而減少甚至消除轉(zhuǎn)靜配合處的間隙泄漏。采用全三維數(shù)值模