进气畸变对压气机性能影响的三维数值模拟技术研究

KevinUnani

压气机进口的均匀流动条件是工程设计所期望的，但是当把发动机安装接到飞机上时，在飞行过程中，就不能保证在各种状态下压气机或风扇的进口流场都是均匀的了。压气机进口畸变带来的直接严重后果是压气机的稳定裕度下降和增压比、效率降低，因而加强进气畸变对压气机性能和稳定性影响的研究就显得非常重要。本文采用三维欧拉方程加体积力模型的方法，发展了一套三维非定常进气畸变快速数值模拟程序，藉此可以实现风扇/压气机在进气畸变条件下的全环面三维非定常数值模拟。该方法从物理基本原理出发，能够较好地反映工作于非均匀流场中的压缩系统以及叶片通道内部的非定常三维流动本质。 程序用极小的计算机资源即可以实现对风扇全环面三维非定常畸变流场的模拟。利用该程序模拟计算了某航空发动机风扇进口稳态总压畸变条件下特性和流场结构，并与试验结果进行了对比，结果表明所能够以较高的精度预估气流畸变对压气机/风扇特性的影响。另外还计算了稳态总温畸变，动态总压振荡和温度脉冲对该风扇流动结构的影响，计算结果与目前畸变试验和理论研究结论一致，说明该程序可以很好地模拟稳态和动态总温、总压畸变对压气机流动结构和特性的影响。