通過在耐高溫軸流風(fēng)機(jī)葉尖壓力面附近擴(kuò)展合適的葉尖平臺(tái)，不銹鋼耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，可以有效地減小葉尖泄漏和氣動(dòng)損失。模擬了三種耐高溫軸流風(fēng)機(jī)不同長(zhǎng)度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內(nèi)部流場(chǎng)。結(jié)果表明，三段小翼可以改善葉柵頂部的流動(dòng)狀況，并在不同程度上削弱泄漏渦的強(qiáng)度。周志華等[10]計(jì)算了某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪一級(jí)的三維流場(chǎng)。結(jié)果表明，耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，錐形間隙能有效地控制間隙內(nèi)的泄漏流速，減少間隙內(nèi)的堵塞，從而提高其整體性能。在套管處理方面，Yang等人[11]發(fā)現(xiàn)自循環(huán)殼體處理后壓縮機(jī)的穩(wěn)定流量范圍明顯增大，這是由于葉片負(fù)荷降低、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致。耐高溫軸流風(fēng)機(jī)的不同分區(qū)數(shù)的非軸對(duì)稱套管處理。實(shí)驗(yàn)表明，合理的非軸對(duì)稱殼體處理結(jié)構(gòu)可以使壓縮機(jī)的穩(wěn)定裕度提高13%，峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽對(duì)壓氣機(jī)葉頂流場(chǎng)產(chǎn)生低頻非定常影響信號(hào)。耐高溫軸流風(fēng)機(jī)在低速壓縮機(jī)上測(cè)試了不同結(jié)構(gòu)的斜槽殼體處理。實(shí)驗(yàn)表明，合理的配置可以提高壓縮機(jī)效率1%~2%，而不會(huì)對(duì)失速裕度產(chǎn)生不利影響。

本文列舉了耐高溫軸流風(fēng)機(jī)靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設(shè)計(jì)在風(fēng)機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中的作用。根系頂部三個(gè)橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設(shè)計(jì)點(diǎn)的進(jìn)口氣流角較大，耐高溫軸流風(fēng)機(jī)工作范圍不同于其它兩段。由于轉(zhuǎn)子葉片泄漏流的影響，頂部馬赫數(shù)較小，工作范圍較大。采用多島遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，種群44，孤島7，代數(shù)7。三個(gè)截面共優(yōu)化了22個(gè)葉片型線參數(shù)，包括較大厚度位置、安裝角度、中弧控制點(diǎn)、吸入面控制點(diǎn)等。當(dāng)優(yōu)化后的葉片型線三維疊加時(shí)，耐高溫軸流風(fēng)機(jī)葉片上半部分略微向后彎曲，可能導(dǎo)致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復(fù)到級(jí)環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)計(jì)點(diǎn)流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計(jì)算了級(jí)間環(huán)境下兩葉型風(fēng)機(jī)特性線和兩定子葉片變攻角特性線。從圖17可以看出，耐高溫的軸流風(fēng)機(jī)，定子葉片損失減小，裕度增大，這與不同截面的S1流面性能分析結(jié)果相似。但由于耐高溫軸流風(fēng)機(jī)氣流角的匹配問題，小型耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，級(jí)效率沒有明顯提高，之間失速裕度由27.1%提高到34.9%。針對(duì)葉片高度方向的不均勻進(jìn)口流動(dòng)情況，在詳細(xì)設(shè)計(jì)中采用了端部彎曲技術(shù)來匹配定、轉(zhuǎn)子葉片之間的流動(dòng)角。

為了探索大負(fù)荷大流量風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)和內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，其壓力比為1.20，負(fù)荷系數(shù)為0.83。詳細(xì)研究了流量系數(shù)、反力等設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律，給出了相應(yīng)的選擇原則。分析了葉片負(fù)荷調(diào)節(jié)、葉片彎曲和葉片端部彎曲對(duì)葉柵流動(dòng)、級(jí)匹配和級(jí)性能的影響，給出了高負(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)三維葉片設(shè)計(jì)的基本原則。同時(shí)，開發(fā)了S1流面協(xié)同優(yōu)化方法，取得了較好的效果。降低了定子損耗，增大了風(fēng)機(jī)裕度。高壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)通常采用離心風(fēng)機(jī)，但離心風(fēng)機(jī)存在迎風(fēng)面積大、流量小、效率低等缺點(diǎn)。針對(duì)大流量、高壓力比、率的設(shè)計(jì)要求，如何完成單級(jí)軸流設(shè)計(jì)成為研究的重點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法得到了發(fā)展。從孤立葉型法、葉柵法、降功率法到目前廣泛采用的準(zhǔn)三維、全三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，甚至到S1流面葉型優(yōu)化[6]、三維葉型優(yōu)化、耐高溫軸流風(fēng)機(jī)三維葉型技術(shù)，已經(jīng)有了大量的研究工作。用于提高設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性和快速性。以率、高負(fù)荷為設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過合理選擇總體參數(shù)，優(yōu)化了耐高溫軸流風(fēng)機(jī)流面葉片的初步設(shè)計(jì)和三維疊加，實(shí)現(xiàn)了軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。

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