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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
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    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
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    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
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  • 收稿日期:  2022-07-04
  • 网络出版日期:  2023-10-24

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