摘要：为了能够开发一种简单有效的亚声速可压缩流场叶片边界层速度测量方法,从而为叶型设计和相关数值研究工作提供支撑,本文围绕热线风速测量技术,针对可压缩流场密度变化对热线标定结果的影响,以及实际测量中速度、密度耦合而无法直接获取的问题,通过理论分析,提出了适用于边界层测量的恒定压力热线标定方法和引入叶表稳态静压进行速度解耦的方法,并对所提出方法的主要误差进行了分析评估。在此基础上进行了热线标定和边界层速度测量试验验证,明确了恒定压力热线标定数学模型系数随压力的线性变化规律,同时针对温度非线性影响提出了一种基于过热比调整的修正方法,该方法能够将约13℃的温度偏差对热线电压的影响降低到1%以内,进一步简化了恒定压力热线标定流程,结合基于叶表稳态静压的速度解耦方法,为亚声速可压缩流场叶片边界层瞬态速度测量提供了一种简单可行的高频响测速方法。

摘要：针对一台低速轴流压气机搭建了叶片与机匣处理一体化优化设计平台,基于自由变形技术关联设计参数与工程参数,实现多目标优化.综合考虑效率和裕度指标,在峰值效率不降的情况下获得了7.21%的裕度拓宽量.针对最优方案,分析了叶顶堵塞及损失分布,探讨了叶片与机匣处理一体化优化设计的扩稳机理.研究发现:叶片弯掠和机匣处理组合作用下,最大堵塞位置由24.7%叶顶轴向弦长后移至33.6%叶顶轴向弦长,最大损失位置由21.4%叶顶轴向弦长后移至30.6%叶顶轴向弦长,叶顶泄漏涡的抑制和低能堵塞区的消除是一体化优化设计扩稳的主要原因.

摘要：为探究高负荷对转压气机动叶形变对气动性能的影响,采用热流固耦合计算方法分析了离心、气动及热载荷作用下的叶片形变规律,探索了形变下低压转子及对转压气机的气动性能变化机理,并进一步开展了冷热态叶型变换方法研究。结果表明:在总载荷作用下,低压转子和高压转子叶片前缘分别向吸力面和压力面方向形变,导致低压转子工作点向失速边界移动,对转压气机堵塞流量降低,峰值效率下降。通过采用基于虚功原理的逆向求解计算,可以在无需变形量反向插值和迭代修正下得到动叶的冷态叶型,进而实现设计的气动性能。

摘要：为提高轴流压气机叶型优化设计水平,提出了一种基于吸力面叠加厚度分布的参数化造型方法,结合基于Kriging代理模型与差分进化的代理优化方法开发了一套优化设计平台,并将吸力面控制参数作为优化变量,对某跨声与超声叶型进行性能优化。结果表明:基于吸力面叠加厚度分布的叶片造型方法能对叶型进行较好的表达,并成功应用在优化设计平台中。跨声、超声优化叶型在设计点损失分别降低了10.66%与7.4%。分析表明:跨声优化叶型的主要特征是吸力面型线前缘附近型线弯度降低,使得激波强度降低,激波损失与边界层损失降低,同时中后部位置处的负荷增大,扩张通道扩压能力增强;超声叶型优化由于边界层影响更显著,因此还需要更多考虑吸力面扩张通道区域型线;叶型喉部位置与喉部宽度会影响堵塞冲角的变化。

摘要：离心叶轮/扩压器匹配关系恶化直接限制了离心压气机的稳定工作范围.以Radiver离心压气机为研究对象,借助经过校核的数值模拟方法开展了基于可调叶高扩压器的离心压气机叶轮/扩压器匹配关系及流动机理研究.结果表明:通过建立能够指导扩压器叶高调节方向和量值的“压气机工作流量-扩压器最佳叶高”正相关对应关系,即可在压气机近失稳点等小流量点主动降低扩压器叶高以改善压气机稳定工作裕度.在设计转速下,引入可调叶高扩压器能够使离心压气机的稳定裕度提升18.8%、流量范围拓宽385%且峰值效率提高0.45%;随着压气机工作点向小流量工况偏移,降低扩压器叶高可以抑制扩压器来流正攻角,优化重构其通道内部涡系结构,减小扩压器吸力面和压力面/轮毂角区的低速区,进而改善叶轮/扩压器匹配关系,抑制扩压器内部流动失稳发生,提升离心压气机稳定裕度和效率指标.

摘要：为保证低成本航空发动机控制器在低温环境中稳定工作,设计了一种基于聚酰亚胺(polyimide, PI)加热膜的加热方案。对该加热方案在恒温阶段和升温阶段的加热效果进行了数值仿真分析以及实验验证,仿真与实验结果表明:该方案可以满足控制器的保温需求以及快速升温需求。针对主板元件在升温过程中温度均匀性较差的问题,提出了一种基于遗传算法的加热膜几何形状优化方法,对遗传算法的交叉操作流程和变异操作流程进行了改进,以满足加热膜在实际应用时受到的限制:加热膜布置区域必须为连通域、加热膜覆盖面积保持不变。使用该方法对主板加热膜的几何形状进行了优化,并对优化后的加热效果进行了仿真分析,仿真结果验证了该优化方法的有效性。

摘要：通道二次流作用下,涡轮叶片吸力面气膜轨迹呈收缩状从叶片两端朝叶中偏转。针对该问题,本文设计了高压涡轮叶片吸力面双排分区域复合角气膜冷却模型,并采用数值模拟的方法,分析了二次流和复合角对气膜冷却特性的影响。结果表明,在近端区,叶片上游孔排SS1形成的气膜受马蹄涡的作用偏转较小,叶片下游孔排SS2形成的气膜受较强通道涡的影响偏转角远大于上游气膜;在叶片吸力面增加朝向端壁的复合角设计,可以改善气膜覆盖的均匀性,复合角增大至30?左右时,可以消除射流的脱壁现象,最大复合角工况相比于简单角工况的展向平均气膜冷却效率提高了13.9%。

摘要：为了研究进气总温畸变对轴流式跨音压气机性能和稳定性的影响,以达姆施塔特跨音压气机为研究对象,针对不同周向范围的总温畸变区进行了冻结转子法稳态和瞬态转静法非稳态的三维全环数值模拟研究。结果表明:在设计转速条件下,高温畸变区的周向范围越大,冻结转子法稳态和瞬态转静法非稳态计算结果的差距越小;在高温畸变区周向范围为180?时,通过对最高效率工况点的内部流场分析,发现冻结转子法稳态计算无法准确捕捉畸变区的周向偏转;高温畸变区的周向范围较大时,平行压气机理论模型对近失速工况点的预测值更接近非稳态计算结果;通过对非稳态时均结果进行轨道法分析,发现高温畸变区的周向范围越大,不同周向位置处的转子叶片的运行特性差异越大.

摘要：[目的]旨在评估轮廓度误差对压气机气动性能的影响,并为叶片鲁棒性设计提供参考。[方法]建立单峰值轮廓度误差分布数学模型,采用数值模拟方法,研究压力面和吸力面不同轮廓度组合误差对超声速压气机平面叶栅气动性能的影响。[结果]结果表明:吸力面轮廓度误差分布是影响叶栅总压损失的关键因素,随着吸力面轮廓度峰值误差位置向下游移动,总压损失系数逐渐降低;压力面和吸力面误差分布对气流折转角和静压升系数的影响趋势相反。对较低来流马赫数的叶栅,吸力面误差对气流折转角和静压升均起主导作用;对较高来流马赫数的叶栅,压力面误差对气流折转角和静压升影响明显。激波位置和激波强度、激波后扩张通道的流道型线综合决定了叶片表面和叶栅流道内的流动状态,使得近吸力面侧流动损失增大,近压力面侧流动损失减小,其综合效果决定了叶栅损失、气流折转角和静压升的变化。[结论]结果对指导跨声速压气机设计、加工和超差审理均具有重要意义。

摘要：为减小叶型损失,在压气机叶栅叶片表面布置沿流向的对称V形微沟槽,采用数值模拟方法研究了沟槽宽度和顶角、沟槽间隔、沟槽覆盖范围、进口湍流度以及来流马赫数对叶栅气动性能的影响。结果表明,总压损失降低主要由吸力面沟槽产生,合理匹配沟槽几何参数、覆盖范围以及来流条件,可实现较优的减损效果。对吸力面局部带沟槽结构,相同冲角下无间隔沟槽的减损效果优于有间隔沟槽的减损效果,当无间隔沟槽顶角度为60°时减损效果最优;相同沟槽结构的减损效果与冲角相关。来流湍流度增加使得相同冲角下光滑叶片和带沟槽叶片的总压损失增大,相同沟槽结构在同一冲角下的减损效果及最优减损效果对应的冲角受来流湍流度影响。冲角不变时相同沟槽结构的减损效果随来流马赫数增大整体呈下降趋势,最佳减损效果对应的无量纲沟槽宽度和具有减损效果的无量纲沟槽宽度范围不同。当保持沟槽无量纲宽度不变和沟槽其它参数不变时,不同来流马赫数条件下的最佳减损效果及其对应的冲角不同,较低来流马赫数条件下最佳减损效果更突出。微沟槽能够减小壁面平均剪切应力和湍动能,降低湍流边界层损失,同时能够推迟边界层流动分离,使得叶型损失降低。