【摘 要】
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叶轮机界近年来的研究表明,掠弯叶片在提高风扇性能,改善风扇抗进口畸变能力,增加风扇的失速裕度方面有很大的优势.该文以此为出发点,在掠弯空气动力学领域进行了以下几个方
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叶轮机界近年来的研究表明,掠弯叶片在提高风扇性能,改善风扇抗进口畸变能力,增加风扇的失速裕度方面有很大的优势.该文以此为出发点,在掠弯空气动力学领域进行了以下几个方面的研究:一、作为风扇/压气机中的关键技术,掠弯空气动力学被列为综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划第一阶段的研究重点,并且出现了大量的有关掠弯叶片风扇级的文献.研究表明掠弯叶片在改善激波结构,减小激波损失、激波/附面层相互作用以及激波/二次流的相互作用造成的损失方面有很大的优势;二、对三个不同掠形高负荷跨音风扇转子进行数值模拟表明,掠叶片对风扇性能的影响很明显,其实质是前缘曲线对激波结构和二次流流动的影响作用非常大.该文认为叶片形状尤其是叶片的前缘空间形状对激波的控制作用和对流场结构的改善作用应该是掠弯空气动力学的主要内涵,同时认识到从反问题的角度探索掠弯空气动力学非常重要;三、从设计角度来看,在现有设计体系中如何把前缘曲线形状同流场中的激波结构和二次流等关联起来,达到通过控制前缘曲来控制流场结构的目的,便成为工程设计的核心问题;四、把前缘曲线作为设计自由度添加到设计体系中,如何设计前缘线,才能取得给定条件下风扇/压气机的最高性能,需要靠数值优化来帮助解决;五、以高负荷音单级风扇ATS-3为例,应用该论文改进的设计体系和发展的适于超跨音风扇/压气机的掠弯气动数值最优化程序,进行了单级风扇的设计和气动数值最优化.
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