用于低速模擬試驗(yàn)的低速模型壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)

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1、第31卷2010年第4期4月航空學(xué)報(bào)ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．4Apr．2010文章編號(hào)：1000一6893(2010)04一0715一09用于低速模擬試驗(yàn)的低速模型壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)王志強(qiáng)，胡駿，王英鋒，翟賢超(南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，江蘇南京210016)AerodynamicDesignofLow—speedModelCompressorforLow—speedModelrIbtingWangZhiqiang，HuJun，WangYingfeng，ZhaiXianchao

2、(CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAerormuticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：介紹了旨在改善高壓壓氣機(jī)性能的低速模擬試驗(yàn)方法，及其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。在參考國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上?；谝欢ǖ南嗨茰?zhǔn)則，摸索出了一套低速模型壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)方法。為了驗(yàn)證該方法的可行性，針對(duì)某方案設(shè)計(jì)的高壓壓氣機(jī)后面級(jí)設(shè)計(jì)了一臺(tái)4級(jí)重復(fù)級(jí)低速模型壓氣機(jī)。借助全三維黏性流場(chǎng)計(jì)算，證明該壓氣機(jī)模擬級(jí)進(jìn)、出口各主要?dú)鈩?dòng)參數(shù)沿徑向的分布，以及轉(zhuǎn)子、

3、靜子葉片表面壓力系數(shù)的分布與高壓壓氣機(jī)的被模擬級(jí)是一致的。從數(shù)值計(jì)算的角度初步證明了利用該方法設(shè)計(jì)低速模型壓氣機(jī)是可行的。關(guān)鍵詞：航空航天推進(jìn)技術(shù)；壓氣機(jī)；低速模擬試驗(yàn)；氣動(dòng)設(shè)計(jì)；重復(fù)級(jí)中圖分類(lèi)號(hào)：V231．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AAbst髓ct：Themainprocessoflo、儼speedmodeltestingisdescribedtoimprovethecharacte“sticsofhighpres—surecompressor，andthedevelopmentsoflow—speedmodeltestingathomeandabro

4、adareintroduced．Byre—ferringtosuccessfulexperiencesabroadandbasingonsimilarrules，anewwaytodesignalo、驢speedmodelcompressorisdevised．Inordertovalidatethefeasibilityoftheway，afour-stagerepeatingstagelo、釅一speedmodelcompressorisdesignedforahighpressurecompressorlaterstage．Theres

5、ultof3Dviscousflowcalcula—tionshowsthatthemainaerodyIlamicparametersofthelow．一speedmodelcompressormatchwellwiththoseofthehighspeedcompressor，andprovesthatthiswaytodesignalo、驢一speedITlodelcompressorisviable．Keywords：aerospacepropulsionsystem；compressor；lo、礦speedmodeltesting；

6、aerodynamicdesign；repeatingstage高壓壓氣機(jī)作為核心機(jī)的三大部件之一，對(duì)核心機(jī)及整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制都有著舉足輕重的作用。無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，高壓壓氣機(jī)的研制一直是現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題[1]。就目前的高壓壓氣機(jī)設(shè)計(jì)水平來(lái)說(shuō)，高性能高壓壓氣機(jī)的研制，在很大程度上依賴(lài)于研究者對(duì)高壓壓氣機(jī)內(nèi)部精細(xì)流動(dòng)的認(rèn)識(shí)。這對(duì)于高壓壓氣機(jī)的研制以及性能分析都是十分必要的。由于高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速高、葉片短、葉排之間的軸向間隙小以及高溫、高壓的工作環(huán)境，還有昂貴的高速試驗(yàn)費(fèi)用等原因，用常規(guī)的方法很難對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)測(cè)量。雖然

7、目前對(duì)于葉輪機(jī)械的全三維流場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，但對(duì)于多級(jí)壓氣機(jī)的模擬精度仍很難滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求[1]，所以用三維計(jì)算流體力學(xué)(CFD)計(jì)算也很難準(zhǔn)確摸清高壓壓氣機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)情況。收稿日期：2009一03一09；修訂日期：2009一05—13通訊作者：胡駿E—m“l(fā)：hjape@nuaa．edu．cn為此，國(guó)外發(fā)展了一些測(cè)試高壓壓氣機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的方法[2]，如：英國(guó)的國(guó)家燃?xì)鉁u輪研究中心(NGTE)將C147核心壓氣機(jī)后面4級(jí)和后面5級(jí)所有幾何尺寸線(xiàn)性放大一倍，在葉片排的軸向間隙內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量和分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確程度；法國(guó)的SN

8、ECMA公司將7級(jí)高壓壓氣機(jī)的后4級(jí)各葉片排的軸向間距放大約30％，以進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量；而最為經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的方法是，美國(guó)GE公司創(chuàng)造的高壓壓氣機(jī)出口級(jí)的低速模擬試驗(yàn)方法。