超聲速壓氣機葉柵流動機理及葉型設計方法研究

《超聲速壓氣機葉柵流動機理及葉型設計方法研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由邱名擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超聲速壓氣機葉柵流動機理及葉型設計方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：邱名
• 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心

項目摘要

為了更好地設計跨/超聲速壓氣機，提高航空發動機推重比，需要深入研究超聲速葉柵的流動機理和葉型設計方法。本項目將採用理論分析、數值模擬和風洞試驗相結合的手段，以來流速度超聲而軸向分速亞聲的超聲速葉柵為研究對象，探討超聲速葉柵通道內的流動及通道前的擾動傳播。研究內容包括：（1）基於唯一進氣角原理的超聲速葉型設計方法; （2）葉柵通道內多道斜激波加一道正激波組合增壓實現方法；（3）超聲速葉柵激波/附面層干擾的分離準則；（4）基於有限葉柵模型的超聲速葉柵試驗和測量方法。通過本項目研究，可確保超聲速葉柵來流馬赫數和進口氣流角等於設計值；削弱葉柵通道內的激波/附面層干擾；進一步降低超聲速葉柵損失。

結題摘要

壓氣機是航空發動機的核心構成部分，決定著發動機研製的成敗。但迄今為止航發壓氣機內的超聲速流動組織仍存在困難，超聲速壓氣機沒有形成能力，跨聲速壓氣機設計理論和激波組織技術需要進一步完善。葉柵流動是壓氣機流動簡化，是葉型設計依據和手段。本項目開展超聲速葉柵流動機理及葉型設計方法研究，目的在於通過超聲速葉柵流動揭示跨/超聲壓氣機的本質，為先進航發壓氣機設計提供理論認識、模型數據和方法手段。項目完成的研究內容主要包括以下四個方面：①完成柵前擾動傳播的理論分析，給出唯一進氣角的流動物理解釋，形成考慮柵前流動損失修正的唯一進氣角計算方法；②完成了超聲速葉柵喉道對性能的影響理論分析，實現二維葉型/三維壓氣機轉子起動問題的數值驗證，形成起動問題的物理解釋和一維計算方法；③發展了超聲速葉柵前端激波模型和損失計算方法，總結得到9種通道激波模型；④提出基於唯一進氣角的葉型設計方法，並完成多個葉型設計。本項目研究成果中的激波組織技術、起動/溢流問題和激波模型可直接用於指導壓氣機設計。