为研究叶型前缘加工误差对叶栅气动性能敏感性,以NASA Rotor 67转子70%叶高截面基元级叶型为研究对象,选择Clamped型非均匀B样条曲线实现叶型前缘数学描述。采用单因素法建立叶型前缘加工误差模型,提炼出叶片弦长误差、前缘轮廓度误差、几何进气角误差三个误差模型;随后结合L9(34)正交实验及数值模拟方法研究超声速来流条件下三维直列叶栅不同前缘误差类型对叶栅气动性能的敏感性。正交实验极差分析及显著性分析均表明:前缘轮廓度误差FP是影响叶栅气动性能的主要影响因素(75%以上可能性),叶栅性能随前缘轮廓度增加呈现恶化趋势,即叶型前缘越厚,叶栅总压损失越大,扩压能力越小。进一步分析轮廓度误差对叶栅性能影响机制得出:激波损失是叶栅性能随轮廓度误差加大而恶化的重要原因。

为了满足叶轮机械的高效非定常气动仿真需求,发展了耦合面元-涡粒子法和Lowson自由远场声学模型的气动声学快速方法,并应用于某型螺旋桨气动特性和噪声特性的预测研究。气动计算结果表明与有限体积法(finite volume method,FVM)相比,使用面元-涡粒子法(panel⁃vortex particle method,PVM)可以获得一致的叶表压力分布、下游尾迹速度分布和推力;相比于二阶的有限体积法,面元-涡粒子法的尾迹涡量数值耗散更低,尾涡附近速度梯度变化更明显。声学计算结果表明与有限体积法结合Lowson模型的声学结果相比,使用面元-涡粒子法与Lowson模型结合可以解出相近的声压级指向性结果,在声场特征指向位置处(桨盘前轴向夹角60°位置)1BPF(blade passing frequency)下声压级幅值相对误差仅为5%,能满足声学分析需求。在计算耗时方面,面元-涡粒子法求解速度比有限体积法高出一个量级,证...

针对湿压缩技术的应用,为了深入认识径向非均匀进气喷湿对压气机气动性能的影响,以某跨声速压气机级为研究对象,采用CFD技术结合欧拉-拉格朗日法对径向非均匀进气喷湿条件下压气机气液两相流场进行数值模拟,对比研究了叶顶、叶中和叶根局部喷湿三种不同径向位置喷湿条件对压气机气动性能及失稳边界的影响规律,并通过喷湿前后流动径向匹配规律及流动结构的变化解释了影响机理。结果表明叶顶喷湿相比叶中和叶跟喷湿是更好的喷湿方案,叶顶喷湿时压气机压比和效率升高程度更大,且稳定裕度降低程度更低;当液滴粒径小于50μm,喷射速度大于20m/s时,离心力对液滴径向迁移的影响可以忽略不计,液滴在经过压气机级流道过程中几乎不发生径向迁移,蒸发冷却效应只发生于喷湿的局部叶高范围;由于径向非均匀进气喷湿时压气机内部质量流量会向喷...

针对压气机试验系统中影响效率参数测量的主要因素,开展了出口热电偶反串测温和前置齿轮箱机械损失标定试验,验证了热电偶反串测温方法应用于压气机低压比小温升工况效率测量的有效性,获取了齿轮箱机械损失改进修正系数随转速的变化规律。试验结果表明:小温升工况下,压气机温升效率对出口总温测量误差的变化非常敏感。与常规测温方法相比,热电偶反串测温方法实现了压气机温升的直接测量,在低压比小温升工况效率参数测量上具有明显优势。齿轮箱机械损失对于压气机扭矩效率测量具有显著影响,中低转速时简化修正系数会导致安装齿轮箱后的压气机扭矩效率测量结果偏高,采用改进修正系数可以提高压气机扭矩效率测量的准确性。

详细分析了Betz理论和Schm itz理论的优势和不足,给出了对旋式水平轴风力机设计流程,设计了小型双转子对旋式风力机,结合三维数值分析手段对所设计的风力机进行了设计工况的流动分析,研究结果表明：（1）Schm itz理论相对合理,但仍然存在缺陷,依据该理论所计算的翼型根部安装角过大;（2）双转子对旋式风力机在工程上是可实现的,本文所设计的风力机基本达到设计目标,下游风轮输出功率大于上游风轮;（3）设计工况下所设计的双转子对旋风力机两排叶片吸力面没有出现分离,压力梯度控制合理,均工作于比较理想的气动状态下。

在高性能航空与民用燃汽轮机设计过程中,涡轮叶栅内部叶片表面边界层由层流向湍流的转捩始终得到设计者的关注,原因就在于叶片表面边界层流态与叶型损失密切相关.笔者在特定的低速来流条件下,采用多种剪敏液晶显示材料,深入研究了叶栅风洞中叶片表面边界层流态剪敏液晶显示技术,对美国联合技术公司(UTC)提供的涡轮叶栅进行了大量吹风实验,从实验拍摄的图像分析,证实了该项技术能够在一定范围内较为准确地探测叶片表面边界层转捩的发生.为从机理上更深刻地认识叶片表面粘性边界层转捩机制,笔者对来流马赫数和冲角对转捩过程的影响进行了分析.

针对目前风扇／压气机的性能预测中分流环 效应评估仍存在的一些技术难点，本文采用连续奇点分布方案及相应的边界条件处理，对分 流环周围势流场求解方法进行了改进研究，提高了端部流场预估精度，并对不同气流攻角下 分流环表面附面层的发展情况以及钝头分流环特性进行了详细分析，为分流环设计和效应评 估提供了参考依据。