環(huán)形擴(kuò)壓葉柵彎葉片對(duì)流場(chǎng)性能的影響

對(duì)比研究了直葉片葉柵與彎葉片葉柵吸力面角區(qū)和下端壁流場(chǎng)顯示的不同表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)彎葉片對(duì)角區(qū)分離流結(jié)構(gòu)影響較大,它對(duì)減小端區(qū)馬蹄渦尺度和減弱橫向二次流作用明顯。將不同葉柵中三維流向渦(通道渦和集中脫落渦) 沿流向截面內(nèi)的位置與強(qiáng)度作為研究對(duì)象,細(xì)致地分析了在采用彎葉片前后渦位置和強(qiáng)度的變化,分析表明兩種渦的位置受彎葉片影響較大;通道渦沿流向的強(qiáng)度變化受彎葉片影響較為明顯,而集中脫落渦強(qiáng)度受彎葉片影響卻很小。來流馬赫數(shù)、葉型折轉(zhuǎn)角和稠度在一定范圍內(nèi)對(duì)彎葉片作用有規(guī)律性影響:當(dāng)馬赫數(shù)為017 時(shí),最佳彎角彎葉片降低損失7 % ,而馬赫數(shù)為0. 2 時(shí),最佳彎角彎葉片降低損失僅4 %。
關(guān)鍵詞:壓氣機(jī);彎葉片;低速;分離流;通道渦;集中脫

2 　數(shù)值計(jì)算方法
本文數(shù)值模擬所使用的程序?yàn)镹UMECA 公司開發(fā)的FINE/ TURBO 流場(chǎng)求解器。采用B - L 湍流模型,為了加速收斂計(jì)算使用了完全多重網(wǎng)格技術(shù)。考慮了進(jìn)口邊界層的徑向總壓分布,為保證徑向各個(gè)截面的攻角相同,進(jìn)氣角沿徑向是變化的(如圖1) ,進(jìn)口總溫為294. 34 K,進(jìn)口馬赫數(shù)約為0. 2 和0.7。其中進(jìn)口馬赫數(shù)為0. 2 時(shí),采用NACA65 葉型,出口為徑向平衡分布,中徑靜壓為101. 325 kPa ;進(jìn)口馬赫數(shù)為017 時(shí),采用可控?cái)U(kuò)散葉型(CDA) ,出口給定流量。圖2 為計(jì)算所采用的網(wǎng)格,由于該葉柵的安裝角較小,所以計(jì)算網(wǎng)格采用的是結(jié)構(gòu)化的H型網(wǎng)格,流向(z) 、徑向(x) 和周向(y) 網(wǎng)格數(shù)分別為129、65 和65 ,共為545025 個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。近壁面第一個(gè)格點(diǎn)的離開壁面為10 - 5 m。