叶片三维造型对压气机端壁区复杂流动的影响及其模化研究

端壁区是压气机内部流动最复杂的区域，聚集了大量的低能流体，造成了严重的流动堵塞和损失，限制了压气机负荷和效率的提高。为了改善端壁区流动，当前先进的高性能压气机普遍采用三维叶片造型技术。因此，在低速大尺寸实验台上，深入研究三维叶片造型对压气机端壁区复杂流动的影响具有重要的研究价值。.本项目拟发挥我们在叶轮机械内部流场SPIV测量上的技术优势，在大尺寸低速压气机实验台上，开展三维造型设计的压气机端壁区复杂流动的实验研究，将研究深入到转子和静子叶片通道的内部；再结合数值模拟技术，通过对比已积累的常规造型设计的压气机端壁区复杂流动的测量和计算结果，深入分析叶片三维造型对端壁区主要流动结构的影响及机制，并对典型流动结构进行理论模化研究；最后利用压气机试验特性、高分辨率的速度场和湍流统计量等测量结果，校验设计和CFD软件，并做初步的改进尝试，从而为三维造型压气机的设计和数值模拟提供理论和技术支持。

端壁区是压气机内部流动最复杂的区域，聚集了大量的低能流体，造成了严重的流动堵塞和损失，限制了压气机负荷和效率的提高。为了改善端壁区流动，当前先进的高性能压气机普遍采用三维叶片造型技术。因此对三维造型作用机理的研究是当前压气机气动力学的研究热点和难点。国内虽然也有大量研究，但是缺乏基于低速大尺寸压气机实验台的实验验证研究，制约了该技术在工程领域的全面成熟应用。 . 本项目发挥了项目组在叶轮机械内部流场SPIV 测量上的技术优势，在低速大尺寸压气机实验台上，开展了三维造型设计的压气机端壁区复杂流动的流动机理和模化分析研究。首先，基于常规造型设计的压气机内部复杂流动研究成果，对实验台叶片做三维优化设计，并利用SPIV 和油流显示技术对转静子内部的流场做详细测量。然后，基于实验结果校验数值模拟工具，在可靠的数值模拟工具和详尽的实验数据的支持下，系统地开展了不同三维造型对压气机内部复杂流动的影响和作用机理研究。最后，基于流动机理研究结果，利用数值数据库，发展了记入三维叶片造型影响的预测分析叶尖泄漏涡/流的运动学（动力学）特性和三维角区分离/失速现象的模型，并用实验测量结果做广泛的校验。. 该项目在执行过程中，为了使得研究成果更典型、更有价值，根据实际情况增加了大量的研究内容，其中包括增加了3倍以上的试验测量量，以及增加了大量的叶片三维造型数值模拟预先研究。由于工作量的大量增加，导致部分研究内容受客观原因（试验件加工单位无法按时交付试验件）未按时完成，但仍然将做持续研究。.