高性能两级高压压气机气动设计方法研究

发布时间：2025-07-07 02:23

　　压气机是航空发动机主要组成部件之一,其设计水平对航空发动机整体性能有重要影响。航空压气机不仅要求在设计点具有高性能,同时还要具有较高的非设计点性能。对于多级压气机而言,目前主要面临单级压比高、稳定工作范围窄、级间匹配困难等问题。若能提高每一级喘振裕度,则可提高各级匹配性能。本文兼顾设计点性能和喘振裕度,提出采用优化方法以设计点性能为目标进行叶片设计,再通过转/静子叶片几何手动修改探索提高压气机喘振裕度的方法,从而设计出高性能、宽裕度的两级高压压气机。为了提高流场计算精度,进行网格分布规律研究。使用商用NUMECA软件针对低压比跨声速风扇转子NASA Rotor67和高压比超声速压气机转子NASA Rotor37分别研究第一层网格到壁面距离、切向和径向节点分布以及网格总量大小对CFD计算结果的影响,将数值计算结果与试验数据比较,确定合适的网格量及节点分布。计算采用S-A湍流模型、y+≈1、50万左右的网格,基本保证设计点压比、等熵效率以及喘振裕度计算结果的可靠性。采用优化方法以设计点性能为目标进行叶片设计。根据通流设计结果设计得到二维回转面叶型(其中转子叶型利用根据唯一进气角原理的超声速叶...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1不掠、后掠、前掠转子吸力面上马赫数分布

许多研究都表明使用掠型设计可以提高跨声压气机的气动转/静子设计中常用的方法。Hah等[13]通过实验和仿真计算发现，前掠转更高的效率且喘振裕度提高30%，后掠转子的效率变化不大但喘振裕度振裕度差异的原因：叶尖激波总是与机匣垂直，前掠使叶尖激波向下游道；后掠与之相反，如图1.....

图1.2前掠对叶片表面压力分布的影响

图1.1不掠、后掠、前掠转子吸力面上马赫数分布-15]观察到掠对跨声速风扇效率和压比并不显著，但前尖前缘载荷，如图1.2，有利于降低对攻角变化的敏感

图2.1失速传播过程

南京航空航天大学硕士学位论文**1100%soosmSMm=计点和近失速点的总压比，om和sm表

图2.2压气机设计流程

图2.1失速传播过程机设计流程设计流程如图2.2，分为初始设计、通流设计、二维叶型设计以及三维叶片

本文编号：4056332