自适应流通机匣处理与轴流压气机内部流动相互影响的机理研究

自适应流通处理机匣结构在轴流压气机上的应用，一般都能起到兼顾失速裕度及效率的作用，但该类处理机匣改善压气机性能的物理机制尚未完全弄清。目前还无关于自适应流通机匣处理与压气机内部流动相互影响的机理研究，也尚未发现有关于自适应流通装置数目改变对机匣处理改善压气机性能效果有何影响的研究。本项目以单级轴流压气机转子为研究载体，开展自适应流通机匣处理的非定常数值与试验研究，构造能够准确反映压气机叶片通道与处理机匣之间的非定常耦合流动的测试系统，并采用热线风速仪测量自适应流通处理机匣内部流场。通过提炼与分析转子叶顶端壁区及处理机匣内部的细致流场来揭示自适应流通机匣处理与压气机内部流动相互影响的物理机制，并摸清自适应流通装置数目改变对机匣处理改善压气机性能效果的影响机理。

新式处理机匣结构-自适应流通处理机匣能有效扩大压气机稳定工作范围已被国内外的实验与数值研究所证实。本项目以单级轴流压气机转子为研究载体，开展自适应流通机匣处理的非定常数值与试验研究，目前研究工作进展和所取得的成果主要有以下三个方面：. 1）在相对转速N=0.53、相同自适应流通装置数目及几何结构条件下，对两种不同喷气轴向位置的自适应流通处理机匣进行双通道非定常数值模拟。结果表明，两种不同轴向位置的处理机匣均能有效地扩大转子的稳定工作范围，获得的获得的失速裕度改进量都约为28.3%，两种不同轴向位置的自适应流通处理机匣后对应工况点的计算效率比实体壁机匣计算时的略低，最大效率约降低0.46%。. 2）采用确定的数值计算方法，在相对转速N=0.53下，针对相同自适应流通处理机匣几何结构，开展带不同自适应流通装置数目的压气机转子内部流场全通道非定常数值模拟。表明两种自适应流通处理机匣分别获得了6.3%、9%的失速裕度改进量。随着自适应流通装置数目从10 增加到15，喷射气流对转子叶顶间隙泄漏流的影响频率也随着提高，因此增强了处理机匣抑制叶顶间隙泄漏流负面影响的能力。. 3）在相对转速N=0.53、相同自适应流通装置数目条件下，对带不同几何结构自适应流通处理机匣的压气机转子内部流场进行全通道非定常数值模拟。两种处理机匣获得的稳定裕度改进量分别约为9%、16.43%。与旧自适应流通处理机匣比较，新设计的自适应流通处理机匣喷气装置出口气流的轴向分速更高，因此缓解叶顶处低能量气团堆积的能力更强，但新设计处理机匣结构效率比旧处理机匣低。. 通过本项目的研究，初步揭示了自适应流通机匣处理与压气机内部流动相互影响的物理机制，并摸清自适应流通装置数目改变对机匣处理改善压气机性能效果的影响机理。