压气机叶片前缘形状和局部损失相关性.pdfVIP

第３６卷第４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．４ ２０１５年４月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｐｒ．２０１５ 压气机叶片前缘形状与局部损失相关性 张小龙，姜斌，郑群，陈忠良 （哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：压气机叶型的椭圆形前缘相比传统圆弧形前缘能减小流动损失，扩大攻角范围，但加工难度提高。 为了尽可能 减少加工成本、充分利用椭圆形前缘的气动优势，研究了在不同来流条件下椭圆形前缘与圆弧形前缘的气动性能差异。 利用椭圆方程重新设计ＣＤＡ叶型的前缘；引入ＳＳＴ湍流模型加 转捩模型对计算模型进行数值模拟，分析叶片前缘的 γ⁃θ 切向速度与熵分布；研究了叶片前缘曲率与局部流动损失的相关性，并详细比较了在不同来流条件下椭圆形前缘与圆弧 形前缘的气动性能。 分析结果表明，在攻角小于２°的正攻角、较高来流马赫数、较低来流湍流度与雷诺数条件下椭圆形 前缘优势更明显。 关键词：压气机；叶片造型；椭圆形前缘；前缘；曲率；局部损失；切向速度；速度分布 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１４０２０１４ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１５３２．００８．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｖ２３１．３　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０４⁃０４８４⁃０５ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｂｌａｄｅ ａｎｄ ｌｏｃａｌ ｌｏｓｓ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏｌｏｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｂｉｎ，ＺＨＥＮＧ Ｑｕｎ，ＣＨＥＮ Ｚｈｏｎｇｌｉａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｒｃ⁃ｓｈａｐｅｄ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ，ｔｈｅ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｂｌａｄｅ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｆｌｏｗ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｔｔａｃｋ ａｎｇｌｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ． Ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｓｔｓ ａｎｄ ｍａｋｅ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆ ｔｈｅ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ，ｔｈｅ ａｅｒｏ⁃ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｒｃ⁃ｓｈａｐｅｄ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ａｎｄ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ｏｆ ＣＤＡ ａｉｒｆｏｉｌｓｗａｓｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｅｌｌｉｐｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ． Ｂｙ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＳＳＴｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌａｎｄγ⁃θｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄｓｔａｔｉｃｅｎｔｒｏｐｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅａｎｄｌｏｃａｌｆｌｏｗｌｏｓｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｂｌａｄｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａ