压气机串列叶栅流场特性数值模拟与实验的研究

《压气机串列叶栅流场特性数值模拟与实验的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterNUMERICALANDEXPERIMENTALINVESTIGATIONOFFLOWFIELDANDPERFORMANCEINCOMPRESSORTANDEMCASCADESCandidate：ShenChunStudentID:1104139027Supervisor：Prof.TengJinfangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AircraftDe

2、signSchoolofAeronauticsandAffiliation：AstronauticsDateofDefence：Dec,2012Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文压气机串列叶栅流场特性的数值模拟与实验研究摘要当压气机末级静子叶片气流转角过大，无法用单排叶片实现时，通常可以采用串列叶栅来实现气流的折转。在选定叶型和轴向相对位置的情况下，周向相对位置对串列叶栅设计点和非设计点性能都有较大影响。为此，本文首先采用数值模拟研究方法，选取

3、双圆弧叶型的压气机静子串列叶栅，在不同周向相对位置情况下考察其设计点和非设计点的气动性能和流场特性。其次，对周向相对位置(-10%,0.67)和(-10%,0.80)型两种方案的串列叶栅进行低速吹风实验研究，采用TR-PIV流场测试系统测量并分析了设计攻角下其时均和瞬时的流场。对串列叶栅进行了高、低速数值模拟，对比分析了不同周向相对位置在不同攻角下对叶栅气动性能和流场特性的影响。结果表明：设计攻角工况下，对于高马赫数来流工况，当轴向相对距离为-10%且周向相对位置在0.80到0.83之间时，串列叶栅的气动性能和流场特性相对较好，前后排叶片所形成狭缝的射流作用增强，改善

4、了后排流动拓扑结构，对后排叶片附面层产生吹除作用。在非设计攻角工况下，串列叶栅在-11°到+4°攻角范围内具有较好的气动性能和流场特性。高低速数值计算的吻合程度较好。运用高频响TR-PIV流场测试设备对位置(-10%,0.67)和(-10%,0.80)型串列叶栅在设计攻角下进行了实验研究。实验时均值与高速数值结果吻合程度较好。实验结果表明叶栅流场主流区域和尾迹区域的非定常性都较强；位置（-10%，0.80）方案串列叶栅整体叶片尾迹宽度较窄，脱落涡尺寸较小，与主流掺混程度较弱，损失较低。关键词：压气机；串列叶栅；周向位置；攻角；数值模拟；实验研究-I-万方数据上海交通大

5、学硕士学位论文NUMERICALANDEXPERIMENTALINVESTIGATIONOFFLOWFIELDANDPERFORMANCEINCOMPRESSORTANDEMCASCADESABSTRACTAstraditionalstatorcanhardlyachievetheairdeflectionoffinalstagestatorincompressor,tandemcascadeisusuallyusedtorealizeit.Tangentialdisplacementisamainparameterwhenbladeprofileandaxialdi

6、splacementarechosen,whichaffectstheaerodynamicperformancesignificantlyatbothdesignandoff-designpoints.So,firstly,asDCAbladeprofileischosen,numericalmethodisusedtoinvestigatetheeffectsoftangentialdisplacementontandemcascadeflowfieldandperformanceatbothdesignandoff-designpoints;then,posit

7、ion(-10%,0.67)and(-10%,0.80)arechosentotakenintoexperimentalinvestigationinlowspeedwindtunnelwithTR-PIVatdesignpointtocaptureandanalyzethetime-averagedandtemperoryflowfieldboth.Tandemcascadeswithdifferenttangentialdisplacementweretakenintonumericalinvestigationatbothhighandlowi