組合型周向槽機匣處理優(yōu)化方案的數(shù)值研究

徐志暉，洪 林

（沈陽航空航天大學，遼寧沈陽 110136）

1 前言

壓氣機機匣處理是一種被動擴穩(wěn)技術(shù)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，擴穩(wěn)效果顯著，一直是研究的熱點。自被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)通過試驗與數(shù)值模擬研究方法得到驗證，其中周向處理槽可以在不降低效率的情況下獲得10%以內(nèi)的擴穩(wěn)效果。Takata等發(fā)現(xiàn)斜槽型處理槽的擴穩(wěn)作用很好［1］，但效率損失相對較大。Day等對某壓氣機進行了周向單槽在不同軸向位置的實驗研究［2］，結(jié)果表明靠近葉頂中部單槽的擴穩(wěn)效果要明顯好于前緣位置的處理槽。Bailey等對某跨聲速壓氣機進行了多槽實驗研究［3］，發(fā)現(xiàn)位于弦長中部的處理槽對擴穩(wěn)起到重要作用，前緣和尾緣位置的處理槽有惡化擴穩(wěn)效果的作用。楚武利等進行了相關(guān)的試驗以及數(shù)值研究［4］，結(jié)果表明存在一個最佳槽寬范圍并且可以獲得最佳的擴穩(wěn)效果而不降低絕熱效率。黃旭東等對rotor37葉柵采用3種不同深度的周向槽進行試驗及數(shù)值研究［5］，結(jié)果顯示機匣處理槽的深度是間隙的7倍左右時，所取得的效果最佳，繼續(xù)增加槽深對擴穩(wěn)沒有明顯效果。Rabe、Hah等對某跨聲速轉(zhuǎn)子進行了2種不同深度周向槽的試驗測試［6］，結(jié)果顯示淺槽（約1.5倍間隙）和深槽（約22.5倍間隙）所取得的擴穩(wěn)效果相同。Kim等采用先進測試系統(tǒng)［7］，對rotor37轉(zhuǎn)子進行了多次測試，結(jié)果顯示在設(shè)計間隙條件下，最佳槽深約為14倍間隙（約5 mm）。段真真對某跨聲速轉(zhuǎn)子周向槽深由0.2 mm到9 mm不等的14個算例進行了數(shù)值模擬研究［8］，結(jié)果顯示穩(wěn)定裕度成“雙峰”關(guān)系，周向槽位于距前緣10%至50%弦長范圍處獲得的擴穩(wěn)效果最佳，弦長后部周向槽作用效果不明顯，而深度為間隙量級的淺槽有望在效率損失較小的同時提高穩(wěn)定裕度。……