小葉片掠形設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的性能影響

摘 要：文章選擇小葉片50%葉高處的弦長不變，分別將其前緣前掠、后掠25°，連同原型共三個(gè)方案進(jìn)行加密網(wǎng)格的高精度全粘定常數(shù)值模擬，并將對(duì)三個(gè)方案的設(shè)計(jì)工況的轉(zhuǎn)子性能以及內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行比較，試圖找到小葉片掠形設(shè)計(jì)對(duì)壓氣機(jī)的影響規(guī)律。通過分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于文章選取的一類風(fēng)扇轉(zhuǎn)子來講小葉片前緣掠形設(shè)計(jì)可以比常規(guī)方案效率提高0.3%，不良的掠形也可能比常規(guī)設(shè)計(jì)效率降低0.6%，使用掠形設(shè)計(jì)后，總壓比將略有提高，通流能力基本不變，不利的掠形還會(huì)降低通流能力達(dá)4%。對(duì)于設(shè)計(jì)工況，小葉片前緣掠形在轉(zhuǎn)子流道頂部主要是通過影響激波結(jié)構(gòu)來改善流動(dòng)，通過控制激波的位置以及強(qiáng)度可以降低流道中激波損失這一主要損失來源；而在流道底部，小葉片主要靠前緣膨脹波束建立壁面良好的壓力曲線，來抑制大葉片附面層的發(fā)展，重點(diǎn)降低葉型損失，同時(shí)可以增加小葉片的負(fù)荷分配，這樣既增加了小葉片以及整個(gè)轉(zhuǎn)子的加功量，又可以改善流道中的橫向壓力梯度。

關(guān)鍵詞：葉片；激波；損失；速度；網(wǎng)格；流動(dòng)

引言

小葉片的掠形設(shè)計(jì)研究目前在國內(nèi)外還未見文獻(xiàn)發(fā)表，本文試圖對(duì)某型小型軸流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子小葉片采用掠形設(shè)計(jì)，通過數(shù)值模擬研究小葉片掠形對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子性能以及內(nèi)部流動(dòng)的影響。考慮到小葉片位置比較特殊，從子午截面去看的話，小葉片的前緣是從大葉片的中部弦長開始的，所以對(duì)小葉片的前緣基迭曲線在軸向位置進(jìn)行改變時(shí)，也就是小葉片前緣掠的時(shí)侯，在子午軸向位置上并不影響轉(zhuǎn)子的上游和下游葉柵。……