叶片表面粗糙度对压气机叶栅内三维角区分离及损失研究

叶片表面粗糙度对压气机叶栅内三维角区分离及损失研究

论文摘要

在实际使用过程中,压气机容易由于腐蚀磨损等原因导致叶片表面粗糙度增加,这将使得整级压气机的气动性能下降。与此同时,由轮毂横向流所诱发的角区分离也将造成巨大的流动损失。为了探究叶表粗糙度变化是否会促进角区分离的产生,以及粗糙度变化对压气机内损失类型的影响,借助CFX商用软件对低雷诺数扩压叶栅展开数值计算研究。同时,还引入Gamma模型来研究粗糙度变化对转捩的影响。研究发现,叶片表面粗糙度的增加将使得分离转捩和旁路转捩加强,但对逆转捩影响较小。此外,借助损失源分析方法,将叶栅内的损失分为前缘损失、叶型摩擦损失、二次流损失和尾迹损失。结果表明,在角区分离严重且表面等效砂砾粗糙度增加到50μm时,相比于光滑情况,其总损失增加了9.6%。借助拓扑分析,可以发现随粗糙度增加,前缘分离泡不断前移,扰乱前缘部分流动,由此导致的前缘损失随粗糙度变化最为明显。

论文目录

  • 1 引言
  • 2 物理模型与计算方法
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 原型叶栅角区分离研究
  •   3.2 损失源方法介绍
  •   3.3 两种攻角下的粗糙度损失分析
  •     3.3.1-1°攻角下粗糙度损失分析
  •     3.3.2 6°攻角下粗糙度损失分析
  •   3.4 6°攻角下粗糙度对角区分离影响
  •     3.4.1 粗糙度对壁面拓扑影响
  •     3.4.2 粗糙度对叶表附面层的影响
  •     3.4.3 粗糙度对角区内的转捩的影响
  •     3.4.4 粗糙度对角区分离规模影响的定量探索
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘凯,楚武利,张皓光,陈向艺,李金鸽,李兰攀

    关键词: 压气机叶栅,粗糙度,损失,角区分离,拓扑分析

    来源: 推进技术 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 西北工业大学动力与能源学院,先进发动机协同创新中心

    基金: 国家自然科学基金(51576162),国家自然科学基金重点项目(51536006),西北工业大学研究生创新创意种子基金

    分类号: V231

    DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.180059

    页码: 504-514

    总页数: 11

    文件大小: 9361K

    下载量: 251

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