留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

波纹对高亚声叶型性能影响试验与机理分析

杨光 高丽敏 王浩浩 黄萍

杨光, 高丽敏, 王浩浩, 等. 波纹对高亚声叶型性能影响试验与机理分析[J]. 航空动力学报, 2024, 39(7):20220480 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220480
引用本文: 杨光, 高丽敏, 王浩浩, 等. 波纹对高亚声叶型性能影响试验与机理分析[J]. 航空动力学报, 2024, 39(7):20220480 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220480
YANG Guang, GAO Limin, WANG Haohao, et al. Experiment and mechanism analysis on the effect of waves on the performance of high-subsonic profile[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(7):20220480 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220480
Citation: YANG Guang, GAO Limin, WANG Haohao, et al. Experiment and mechanism analysis on the effect of waves on the performance of high-subsonic profile[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(7):20220480 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220480

波纹对高亚声叶型性能影响试验与机理分析

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220480
基金项目: 国家自然科学基金(51790512); 自然科学基金面上项目(52175436)
详细信息
    作者简介:

    杨光(1995-),男,博士生,主要从事叶轮机械气动热力学研究

  • 中图分类号: V231.1

Experiment and mechanism analysis on the effect of waves on the performance of high-subsonic profile

  • 摘要:

    基于压气机叶片加工过程中出现的波纹现象,加工出4种波纹形式叶栅试验件并开展平面叶栅吹风试验,得到波纹对叶型性能及表面负荷的影响规律并进行机理分析。结果表明:叶背波纹现象整体上增加叶型损失。负攻角下,叶背波纹对流场的影响会传播至叶背下游和叶盆,整体改变叶型表面压力分布。气流在波纹出现位置产生“加速-减速”的周期性更迭,波纹宽度直接决定了更迭的频次,不同的波纹初始相位影响叶背前缘区域加速趋势。叶背波纹会改变前缘“吸力峰”强度,波纹对叶型前缘转捩位置的作用机制与叶型自身特性有关,当波纹起始位置在原始叶型转捩位置前,吸力峰强度的变化会改变前缘转捩位置。

     

  • 图 1  波纹简化模型

    Figure 1.  Simplified model of waves

    图 2  4种叶栅试验件叶型对比

    Figure 2.  Comparison of profiles of four types of cascade

    图 3  静压孔相对位置

    Figure 3.  Relative position of static pressure holes

    图 4  Plan1叶栅试验件

    Figure 4.  Plan1 cascade

    图 5  风洞结构

    Figure 5.  Wind tunnel structure

    图 6  流场周期性检查(Plan0, i=2°)

    Figure 6.  Periodic check of the flow (Plan0, i=2°)

    图 7  叶栅试验得到的攻角特性曲线

    Figure 7.  Angle of attack characteristic curves obtained from cascade experiment

    图 8  等熵马赫数分布(Ma=0.7)

    Figure 8.  Isentropic Mach number distribution (Ma=0.7)

    图 9  等熵马赫数分布(Ma=0.8)

    Figure 9.  Isentropic Mach number distribution (Ma=0.8)

    图 10  y+值云图

    Figure 10.  Contour of y+ value

    图 11  数值结果与试验结果对比(Ma=0.7,i=−2°)

    Figure 11.  Comparison of numerical results with experimental results ( Ma=0.7,i=−2°)

    图 12  叶片表面等熵马赫数曲线

    Figure 12.  Isentropic Mach number curves of blade surface

    图 13  间歇因子云图(Ma=0.7, i=5°)

    Figure 13.  Contour of intermittent (Ma=0.7, i=5°)

    图 14  间歇因子云图(Ma=0.8, i=5°)

    Figure 14.  Contour of intermittent (Ma=0.8, i=5° )

    表  1  原始叶型参数

    Table  1.   Original profile parameters

    参数数值
    进口几何构造角/(°)49
    出口几何构造角/(°)7.2980
    安装角/(°)28.4594
    最大相对厚度Dmax/C0.0800
    最大相对厚度位置xmax/C0.4800
    弦长C/mm71.1760
    栅距T/mm35.7660
    下载: 导出CSV

    表  2  4种简化波纹模型参数

    Table  2.   Parameters of four simplified waves

    方案Z/mmW/mm${\varphi} $/rad
    Plan000
    Plan10.15330
    Plan20.1533${\text{π}}$
    Plan30.15110
    下载: 导出CSV

    表  3  试验工况

    Table  3.   Work conditions

    攻角i/(°)−202357
    周期性检查Plan0, 1, 2, 3
    Ma=0.7Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3
    Ma=0.8Plan0,1,3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3Plan0, 1, 2, 3
    下载: 导出CSV
  • [1] 王辉,吴宝海,李小强. 新一代商用航空发动机叶片的先进加工技术[J]. 航空制造技术,2014,57(20): 26-31. doi: 10.3969/j.issn.1671-833X.2014.20.001

    WANG Hui,WU Baohai,LI Xiaoqiang. Advanced machining technology of new generation commercial aeroengine blade[J]. Aeronautical Manufacturing Technology,2014,57(20): 26-31. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-833X.2014.20.001
    [2] 李勋,于建华,赵鹏. 航空发动机叶片加工变形控制技术研究现状[J]. 航空制造技术,2016,59(21): 41-49, 62. doi: 10.16080/j.issn1671-833x.2016.21.041

    LI Xun,YU Jianhua,ZHAO Peng. Research status of machining deformation control method and technology of aeroengine blade[J]. Aeronautical Manufacturing Technology,2016,59(21): 41-49, 62. (in Chinese) doi: 10.16080/j.issn1671-833x.2016.21.041
    [3] WU C Y. Arbitrary surface flank milling and flank SAM in the design and manufacturing of jet engine fan and compressor airfoils[R]. ASME Paper GT2012-68051, 2012.
    [4] EMERY J, DUNAVANT J C. Two-dimensional cascade tests of NACA 65-(cloa10) 10 blade sections at typical compressor hub conditions for speeds up to choking[R]. NASA RM-L57H05, 1957.
    [5] 楚武利, 刘前智, 胡春波. 航空叶片机原理[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2009.
    [6] 胡骏. 航空叶片机原理[M]. 2版. 北京: 国防工业出版社, 2014.
    [7] GOODHAND M, MILLER R, LUNG H W. The sensitivity of 2D compressor incidence range to In-service geometric variation[R]. ASME Paper GT2012-68633, 2012
    [8] GOODHAND M N,MILLER R J,LUNG H W. The impact of geometric variation on compressor two-dimensional incidence range[J]. Journal of Turbomachinery,2015,137(2): 021007. doi: 10.1115/1.4028355
    [9] 高丽敏,蔡宇桐,曾瑞慧,等. 叶片加工误差对压气机叶栅气动性能的影响[J]. 推进技术,2017,38(3): 525-531. doi: 10.13675/j.cnki.tjjs.2017.03.007

    GAO Limin,CAI Yutong,ZENG Ruihui,et al. Effects of blade machining error on compressor cascade aerodynamic performance[J]. Journal of Propulsion Technology,2017,38(3): 525-531. (in Chinese) doi: 10.13675/j.cnki.tjjs.2017.03.007
    [10] 程超,吴宝海,郑海,等. 叶片加工误差对压气机性能的影响[J]. 航空学报,2020,41(2): 623237.

    CHENG Chao,WU Baohai,ZHENG Hai,et al. Effect of blade machining errors on compressor performance[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2020,41(2): 623237. (in Chinese)
    [11] 郑似玉,滕金芳,羌晓青. 轮廓度加工超差对压气机气动性能影响的数值研究[J]. 科学技术与工程,2016,16(29): 317-320. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.29.055

    ZHENG Siyu,TENG Jinfang,QIANG Xiaoqing. Numerical investigation of profile variability on axial compressor flow field performance[J]. Science Technology and Engineering,2016,16(29): 317-320. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.29.055
    [12] 吴东,黄萍,姚若鹏,等. 叶型加工中特殊前缘形状试验研究[J]. 风机技术,2020,62(4): 29-35. doi: 10.16492/j.fjjs.2020.04.0005

    WU Dong,HUANG Ping,YAO Ruopeng,et al. Experimental investigation of special leading edge shapes in blade processing[J]. Chinese Journal of Turbomachinery,2020,62(4): 29-35. (in Chinese) doi: 10.16492/j.fjjs.2020.04.0005
    [13] CHERNORAY V, ORE S, LARSSON J. Effect of geometry deviations on the aerodynamic performance of an outlet guide vane cascade[R]. ASME Paper GT2010-22923, 2010.
    [14] GREINER D, GALVAN B, PERIAUX J, et al. Advances in evolutionary and deterministic methods for design, optimization and control in engineering and sciences[M]. Cham: Springer International Publishing, 2021.
    [15] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 产品几何技术规范(GPS). 表面结构. 轮廓法. 表面波纹度词汇: GB/T 41734.3—2022[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009: 2-8.
    [16] 中国航空工业总公司. 叶片叶型的标注、公差与叶身表面粗糙度: SAA HB 122.3. 4.3-1998[S]. . 北京: 航空工业出版社, 1993: 23-24.
    [17] 曾瑞慧,高丽敏,杨冠华,等. 层流叶片在压气机中的应用研究[J]. 工程热物理学报,2017,38(11): 2348-2356.

    ZENG Ruihui,GAO Limin,YANG Guanhua,et al. Application research of laminar blade in compressor[J]. Journal of Engineering Thermophysics,2017,38(11): 2348-2356. (in Chinese)
    [18] 杨冠华,高丽敏,赵磊,等. 非对称前缘对扩压叶栅气动性能影响研究[J]. 工程热物理学报,2020,41(10): 2431-2436.

    YANG Guanhua,GAO Limin,ZHAO Lei,et al. Effect of asymmetric leading edge on aerodynamic performance of diffusion cascade[J]. Journal of Engineering Thermophysics,2020,41(10): 2431-2436. (in Chinese)
  • 加载中
图(14) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  28
  • HTML浏览量:  14
  • PDF量:  3
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-04
  • 网络出版日期:  2023-10-24

目录

    /

    返回文章
    返回