就高负荷轴流式压气机弦向缝隙叶栅提出了确定弦向缝隙位置的数学模型 ,并给出了弦向缝隙叶栅流场计算的方法 ,作为分析这种叶栅气动性能的基础。风洞吹风试验表明了本模型的正确性及弦向缝隙叶栅对轴流式压气机气动性能的改善

压气机的旋转叶片必须能够承受非常高的静应力和动应力.静态应力可通过测量或理论计算确定,静态应力的理论计算与测量结果相当吻合;但动态应力主要靠试验测量来确定,其理论计算尚未能满足应用的需要.叶片的振动测量因而成为涡轮机械的一个重要研究领域.介绍了旋转叶片传统的测量技术,以及近几年来欧美国家正在研究的非接触式旋转叶片振动测量技术--叶端定时测量技术,并针对某应用对象进行了测量方案的研究.

本文发展了适用于叶轮机械等复杂内流系统使用的CCD视场标定技术,以及能够消除视窗大颗粒污染带来的影响的图象处理技术,并在高速压气机实验台上对一小展弦比高负荷跨音风扇转子尖部的非定常瞬态流场进行了成功测量.

为了快速有效地完成叶片造型,提高压气机气动性能,以全3维黏性反问题设计方法为基础,研究了全新的可控扩散叶型设计方法。基于黎曼不变量守恒建立了吸力和压力面型线与其对应静压分布之间的关系,通过给定叶片表面静压分布,求解吸力和压力面型线坐标几何参数。为了验证方法的有效性,以NASA Stage 35静子叶片为设计算例,通过全3维数值模拟得到其流场参数分布,进而采用可控扩散叶型的设计思路,对NASA Stage 35静子叶片表面的静压分布进行修改,以修改后的静压分布作为目标进行反问题设计计算,最终设计出满足设计要求的叶片几何型线。改型后的静子叶片通道内流场很好地实现了可控扩散叶型的流动结构,叶片总体气动性能得到提升,验证了可控扩散叶型全3维反问题设计方法的准确性和有效性。

为研究动叶间隙大小对压气机性能及流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、0. 5倍、1. 5倍及2倍设计间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,随着间隙增大,压气机效率及总压比下降。大间隙下泄漏流增强,导致动叶叶尖及其下游区域损失增加,压气机转子效率随间隙增大而线性下降;同时,泄漏流的增强也恶化了动静叶匹配,导致静叶上端壁产生额外损失,压气机级效率下降幅度大于转子效率。

根据流体动力学理论,采用CFD软件对某型燃机压气机级内抽气段进行了三维流动特性的数值模拟,获得不同进出口压差下抽气流量的变化情况,以满足实际工程分析的需要.

对重燃压气机第七级静叶根、中、顶3个截面的叶型进行了气动性能吹风实验。实验结果表明：叶型损失的主要部分由叶型吸力边的扩压流动产生，合理选择叶型吸力边扩压段的长度与沿扩压段的扩压速率，能够减少叶型损失。在不同冲角下各型面叶型都具有良好的气动特性。

以某型号大型船用涡轮增压器压气机为研究对象，以CFD软件为平台，利用具有k－ε双方程湍流模型的N－S方程计算了压气机的三维黏性非定常流场特性。采用Ffowcs Williams－Hawkings方程（简称 FW－H方程）对压气机的离散噪声进行了分析，并与经验公式进行了比较。深入研究了不同转速、流量对压气机气动噪声的影响。分析表明，叶轮内气动噪声水平较高，是主要噪声源；转速对于离散噪声影响较大，转速增加一倍，声压级上升约14dB；同一转速下，流量的降低将导致噪声幅值增加，但相对于转速变化其影响较小。