插板畸變指數在高空低雷諾數條件下的適用性研究

《插板畸變指數在高空低雷諾數條件下的適用性研究》是依託清華大學，由徐全勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：插板畸變指數在高空低雷諾數條件下的適用性研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：徐全勇
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

來流畸變對航空發動機性能的影響是現代發動機研發的一項重要內容。進氣總壓畸變是發動機穩定性評定的重要項目。目前廣泛採用的插板畸變方法簡單實用，通用性好。插板畸變指數W值定義清晰，易於準確測量，在發動機穩定性評定中獲得廣泛套用。然而，隨著航空發動機對高空抗畸變能力要求的提高，研究者發現：在相同的畸變強度下，相同的總壓畸變指數，地面狀態實驗穩定工作，而在高空低Re環境發動機卻發生失速甚至喘振的危險。如何深入理解和準確評估低雷諾數對插板畸變條件下壓氣機穩定裕度的影響，是本研究所關注的主要問題。其核心問題是：高空低溫、低壓的進口條件和低雷諾數共同作用下，插板後的大尺度分離流動的變化規律，及其對周向畸變指數、瞬態畸變指數的影響規律。本研究擬採用實驗和計算手段，深入研究插板實驗中流動機理的變化，回答插板畸變指數在高空條件下的適用問題。更準確地獲得壓氣機穩定裕度的衰減規律，有助於提高發動機高空穩定性評估。

結題摘要

本課題按照申請書計畫的任務，依次開展了四項研究工作：①完成了兩種不同直徑760mm和905mm流量管插板畸變指數不同高度下吹風試驗研究，獲得了不同海拔高度下的風洞吹風試驗結果。②本研究完成了高空飛行條件下，不同進氣壓力、溫度、Re數、Ma數條件下的風洞吹風試驗研究，獲得了不同海拔高度下進氣畸變指數的第一手數據。③本研究完成了一台典型的高負荷壓氣機在不同海拔高度環境下的畸變試驗研究，獲得了不同插板深度條件下90%轉速穩定裕度損失最大。④本研究完成了插板/孔板擾流流動分離區漩渦尺度特徵研究，用數值計算方法研究了畸變流場的變化規律並與試驗進行了對比，嘗試利用旋渦尺度判據的方法來解釋海拔高度對畸變指數的影響規律。 本課題從總體上完成了不同海拔高度下，插板畸變指數的變化規律，釐清了高空低雷諾數對穩態畸變指數、瞬態畸變指數、綜合畸變指數的影響規律，回答了插板畸變評估方法在高空下的適應性問題，準確獲得了壓氣機穩定裕度的衰減規律，有助於提高航空發動機高空穩定性評估方法的可靠性和準確度。課題發表文章篇，其中SCI文章3篇，EI文章2篇，國際會議文章2篇，申請發明專利6項。培養畢業研究生一名，在讀博士生一名，參加國際會議學術交流4次。 由於本課題研究開展的工作量較大，課題研究團隊對不同拔海高度對畸變流量的影響進行了深入研究，但由於時間所限，還有部分試驗數據和非定常數值計算部分數據沒有整理完，後續工作將通過發表論文的方式報告這些結果。