工程熱物理所壓氣機氣動性能研究取得新進展

　　角區(qū)分離是軸流壓氣機中普遍存在的一種流動結(jié)構(gòu)，尤其是在非設(shè)計工況下，角區(qū)分離會導(dǎo)致壓氣機效率減小，增壓能力下降。為了進一步提升壓氣機氣動性能，需要深入認識角區(qū)分離的流動機理和影響因素。針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院工程熱物理研究所工業(yè)燃氣輪機實驗室科研團隊采用平面葉柵實驗與三維CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對壓氣機典型工況下的角區(qū)分離流動結(jié)構(gòu)以及損失特性進行了深入探究。

　　圖1為壓氣機平面葉柵總壓損失隨來流攻角的變化曲線。通過實驗與數(shù)值計算結(jié)果對比證明了三維CFD程序具有較好的可信度。

　　圖2和圖3分別為設(shè)計工況和角區(qū)失速工況下葉片三維流場結(jié)構(gòu)以及柵后總壓損失云圖。由于在數(shù)值計算模型中加入了轉(zhuǎn)捩模型，因此可以較好地捕捉到葉柵吸力面層流分離泡現(xiàn)象。在設(shè)計工況下，發(fā)生了輕微的角區(qū)分離，柵后損失也較小。在角區(qū)失速工況，角區(qū)分離占據(jù)了更大的展向和弦向范圍，柵后高損失區(qū)域明顯增大。

　　上述研究結(jié)果表明，不同工況下壓氣機角區(qū)分離流動結(jié)構(gòu)和損失會有所不同，隨著來流攻角增大，角區(qū)分離影響范圍會擴大，損失也會增加。相關(guān)成果已收錄于《航空動力學(xué)報》以及《工程熱物理學(xué)報》等期刊。科研團隊將進一步探究軸流壓氣機角區(qū)分離的影響因素，從而探索更為行之有效的壓氣機角區(qū)分離控制手段。

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