进气畸变条件下风扇/压气机流动稳定性混合控制方法研究

进气畸变与压气机内部非定常流动的耦合机理与控制途径实现一直是困绕形成我国自有知识产权设计技术的前沿问题，进行先进、有效、可行控制途径和扩稳方法研究具有重要的学术价值和应用前景。与目前国内外研究采取的传统扩稳方法及失速主动控制等技术途径显著不同，本文将发展一种包含进气畸变影响的风扇/压气机流动稳定性混合控制方法。具体思路是从非定常流动控制角度出发，通过改变边界条件影响动力系统内部非定常演化行为的作用机制实现扩稳目的。拟采取的技术路线是分别通过新型机匣处理结构参数的敏感性理论分析和可调控性实验研究两种方式建立控制规律数据库，实现边界条件混合控制的实验演示。拟针对稳态/动态总压畸变问题，分别在亚音/跨音压气机上开展新型机匣处理扩稳实验研究，辅以理论分析设计，寻找畸变条件下风扇/压气机非定常流动稳定性的优化控制途径。

对照本项目任务书，顺利完成了各年度的结点任务和承诺的学术成果，主要工作体现在以下几个方面：.（1）实验台、实验装置、动态实验数据测试/采集系统.√完善了高负荷轴流风扇实验台，实现稳态总压/瞬态旋转畸变模拟；.√研制高频响动态总压探针，能够细致捕获高频动态畸变流场特性；.√Kulite传感器与PXI采集系统，研究失速先兆的起始及非定常演化特性。.（2）压气机失速裕度评估及扩稳方案设计.√发展压气机流动稳定性分析方法，用于失速起始预测，精度在1%以内；.√数值研究不同机匣处理结构参数对系统稳定性影响的敏感性。结果显示，新型机匣处理能够改善低速风扇失速裕度4.5%~8.2%。.（3）新型机匣处理拓宽畸变条件下压气机稳定裕度的实验研究工作.√在低速单级风扇实验台开展进气畸变实验研究，结果显示，稳态/动态畸变均会造成不同程度的裕度损失；.√稳态畸变情况下，新型机匣处理提高不同转速下压气机失速裕度5%~8%；.√旋转畸变情况下，机匣处理能够提高失速裕度10%以上，甚至20%；.√从效率结果来看，进气畸变会导致压气机压比特性的明显改变，同时带来不同程度的效率损失，而新型机匣扩稳同时不会导致附加的效率损失。.（4）实验观察畸变条件下新型机匣处理对失速先兆演化过程的影响；.√研究进气畸变及新型机匣处理对非定常流场中失速先兆的起始及非定常演化过程的影响；.√基于对失速先兆时间演化过程的非定常PSD分析发现，旋转畸变由于在流场中产生了明显的低频扰动信号，导致压气机更容易进入失速状态；.√新型机匣处理改变了动力系统的壁面阻抗边界条件，为系统增加了阻尼作用，能够明显的抑制流场中的低频扰动的非线性放大，从而能够实现扩稳目的。.（5）实验演示基于新型机匣处理的风扇/压气机流动稳定性混合控制方法.√发展了新型机匣处理混合控制方法，实验演示了畸变条件下新型机匣处理混合控制技术；.√建立了包含进气畸变影响的压气机流动稳定性控制调节规律实验数据库。.SCI 检索论文5篇（AIAA J PROPUL POWER 2篇，ASME J FLUID ENG 1篇，J TURBOMACH 1篇, CJA 1篇）。.另有3篇在审（ASME J FLUID ENG 2篇，J TURBOMACH 1篇）。.培养硕士生2名，博士生2人。