轴流对转压缩系统前失速先兆及其影响因素研究

由于结构和气动上所具有的独特优势，对转技术是目前公认的进一步提高航空动力装置推重比的重要技术途径之一。因此，轴流对转压缩系统是一个值得探索发展的新领域。目前，有关传统动/静叶交互排列式压气机失速先兆机制的研究已取得了显著的成果，但是，有关由对转诱发的流动失稳的物理机制以及影响因素还处于空白状态。本项目借助采用动态测量技术和非定常流动的分析方法，并结合常规测量方法，从机理上深入开展轴流对转压缩系统旋转失速先兆的研究工作，主要是针对轴流对转压缩系统中对转诱发的失速先兆的物理机制及影响因素进行深入系统研究，探索利用导流叶片、转速匹配、轴向间隙改善压气机稳定工作范围的技术途径，力求从机理上把对转条件下压气机的气动布局、几何布局与失速先兆的物理机制关联起来，为提高轴流对转压气机设计水平奠定理论和实验基础。

由于结构和气动上所具有的独特优势，轴流对转压缩系统是一个值得探索发展的新领域。但是，由对转诱发的流动失稳的物理机制以及影响因素还处于模糊状态，与其相关的许多问题还悬而未决。本项目研究以西北工业大学双排对转轴流压气机试验台为依托，基于自行发展的非定常数值算法与光学压敏测压技术，开展了大量的数值计算与试验测量，对轴流对转压缩系统的失速机理与失速先兆进行了深入研究，并分析了转速比、轴向间隙等气动设计参数对对转压缩系统气动特性与稳定性的影响。主要取得研究结论有：（1）发展了叶轮机械非定常流动的时间倾斜算法，该算法可以较低计算成本反映真实栅距下的非定常流动，研究了非定常“海量”数据的处理方法；（2）关于了轴流对转压气机失速特性与机理的研究表明：由于气动负荷加重，来流畸变严重，设计转速比下对转压气机的第二排转子是失速研究关注的焦点，也是对转压气机气动设计的难点。（3）基于对对转压气机内的非定常流动特性、失速非定常速机理的研究，首次提出：间隙泄漏流具有很强的非定常性，尤其是集中在次泄漏流；非定常次泄漏流的不稳定性是造成转子2失速的直接原因。（4）转速比、转子叶顶间隙、轴向间隙、进口导叶安装角等气动设计参数对对转压气机的最先失速级与失速类型有一定的“转置”作用。（5）发展了可快速预测对转压气机失速特性的小扰动分析方法，建立了失速起始点则，预测了多个转速比下对转压气机失速边界与最先失速位置。（6）研究了适于叶轮机械内流场测量的光学压敏测量技术，提出了开展压气机机匣内壁面的全域压力测量方案，首次获得了多个转速与流量工况下轴流对转压气机机匣壁面全域压力分布。.在基金资助下，共计发表论文26篇。其中，发表国际、国内期刊论文15篇（4篇录用待发表）、国际学术会议论文5篇，国内学术会议论文6篇。其中，SCI检索1篇，EI检索14篇，受理专利1份。邀请国际、国内知名学者讲学各1次，参加国际会议5人次，国内会议6人次。培养硕士研究生8名（已毕业5名），博士研究生1名（在读）。