【摘 要】
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斜流压气机作为介于轴流压气机与离心压气机之间的压气机形式,兼具两者的优点,符合来航空发动机的发展需求。为充分发挥斜流压气机的性能,需要探索先进适合的设计方法。反问
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斜流压气机作为介于轴流压气机与离心压气机之间的压气机形式,兼具两者的优点,符合来航空发动机的发展需求。为充分发挥斜流压气机的性能,需要探索先进适合的设计方法。反问题设计方法根据给出的设计参数,通过给定气动参数与叶片几何造型之间的物理关系实现叶片的针对性改进。其设计效率高、对设计人员经验依赖较少、设计周期短、优化针对性强等优点,越来越多被用于三维叶片气动设计。本文使用基于冯卡门研究所发展的反问题设计思想建立的三维无粘反问题设计方法,运用教研室自主开发的CFD计算软件NAPA,对一斜流压气机叶轮进行改进设计。全文工作内容包括以下几个方面:1、通过截取Krain叶轮的方法构造出本文研究的带分流叶片斜流叶轮的初始方案,根据对其流场性能参数以及叶片壁面压力分布的分析,明确以减小主叶片及分流叶片前缘高速区、光顺主叶片表面载荷分布作为本文采用反问题进行针对性优化的目标。2、以初始斜流叶轮为对象,以提取的初始叶片表面压力分布为给定条件,验证了以可渗透壁面边界条件、基于流线追踪思想的叶片造型方法为关键原理的反问题方法应用与斜流叶轮气动设计的准确性。3、对初始叶轮主叶片进行局部流动特征的改进,主要改进措施包括:削弱主叶片吸力面前缘高马赫数区,以及光顺分流叶片前缘导致的主叶片流向60%位置附近局部载荷波动。4、通过主叶片多次独立改进、分流叶片削弱局部高马赫数的独立改进以及分流叶片以截取方式跟随主叶片同步改进等多种途径的对比,研究了主叶片-分流叶片间的载荷分配方式及其对流场参数的影响,为斜流压气机转子全叶轮综合设计提供了思考。
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