《畸變來流對高負荷跨聲壓氣機穩定性影響的機理探索》是依託北京航空航天大學，由宋西鎮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：畸變來流對高負荷跨聲壓氣機穩定性影響的機理探索
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：宋西鎮
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大迎角飛行能力和高推重比是戰機實現超高機動飛行的關鍵。因此研究進氣畸變對高負荷跨聲速壓氣機葉尖激波的影響就成為葉輪機氣動力學的重要研究內容。但由於壓氣機流動的複雜性和高度非定常性,多年來人們對其流動穩定問題的本質依然沒有掌握，尤其是對於跨聲速壓氣機畸變來流。到目前為止，畸變來流對跨聲速壓氣機影響的研究，依然以定常流場的巨觀分析和實驗觀察為主，其結論也主要為定性，這也是壓氣機氣動設計體系中無法將失速裕度納入的重要原因。本項申請研究正是針對以上的不足展開。通過分析壓氣機擴穩研究中的疑點，提出了利用非均勻流動自身蘊藏的能量改善壓氣機性能的研究方向。在非定常耦合流型理論基礎上，通過建立數學模型研究壓氣機激波對畸變來流的回響問題。此研究將有助於畸變來流條件下高負荷跨聲速壓氣機擴穩機理研究，為目前壓氣機定常、軸對稱氣動設計體系的改進提供依據。
結題摘要
本工作目的是研究畸變來流對跨聲速壓氣機氣動性能的影響，採用非定常數值模擬及實驗測試相結合的方法探討畸變來流降低跨聲速壓氣機轉子穩定性的流動機理。為實現上述研究目的，本工作主要包括：1、圍繞飛機進氣道出口畸變的特性，進行了進氣道出口畸變與壓氣機進口畸變模擬之間的關聯研究，證明了本工作中利用適當堵塞比的插板可以較好地模擬出實際進氣道造成總壓畸變，滿足研究需要；2、針對跨聲速壓氣機葉尖區域的葉柵流動展開了分析，研究了畸變來流對跨聲速葉柵性能的影響；3、基於畸變來流對跨聲速葉柵性能研究的結果，通過數值模擬和實驗測試方法，重點分析了跨聲速轉子葉片在進入和退出畸變區的過程中，葉柵通道內流場的演化，以及畸變來流對跨聲速壓氣機轉子失穩過程的影響。研究表明：在周向總壓畸從壓氣機進口開始變向下游傳播的過程中，非畸變區的氣流沿圓周方向從兩側同時向畸變區流動，因此跨聲速壓氣機轉子葉片進入畸變區的過程中面臨著大的正預旋來流、以及很小的軸向速度，因此相對來流速度大幅減小，造成加功能力的大幅下降；葉片退出畸變區的過程中，來流相對於葉柵將從正預旋逐漸向反預旋轉變，因而氣流的速度不斷增大，激波強度不斷增強，局部加功量也隨之增大，最終由於激波/邊界層干涉而造成的損失也顯著增加。同時，由於過渡區域內流場擾動強烈，跨聲速轉子失速也首先起始於此區域。
