论文摘要：高负荷串列转子及吹吸气静子组合技术探索

现代先进轴流压气机的设计通常要求其具有高的级负荷和大的失速裕度，采用传统设计方法达到这一目标面临着越来越大的挑战，高载荷时有较大的气流转角，主要体现在大弯折角度时的流动分离。叶片附面层分离流动控制技术的应用能够很大程度上改善这种问题。边界层流动控制技术有多种，其中串列叶栅技术和吹吸气技术在发动机上已经得到应用。本文针对某高压压气机的后两级，设计了一级高负荷串列转子和吹吸气静子组合的扩压级。要设计性能优异的高负荷压气机级，叶型选择是其中的重要工作之一。本文借鉴可控扩散叶型概念，对某叶型进行了S1反问题修改和优化，其后的数值验证表明：修改后的叶型有着更小的损失系数和更大的抗分离能力，且具有良好的攻角特性。串列叶栅技术尽管还没有被应用到商用发动机的转子上，但其良好的流动控制能力已经在静子上得到体现。本文利用优化后的基础叶型，生成一级串列转子来替代某发动机的八九级转子。数值计算表明，该串列转子做功能力达到原始两级转子的做功能力，并能达到91%的绝热效率。为生成与串列转子匹配的高负荷静子，本文在静子使用了吹吸气技术，研究了吹吸气的位置、稠度等对流动控制的影响。研究结果表明：吹吸气能够控制很大的分离，在本算例中能控制从49%轴向弦长处开始的分离。吸气有一个最佳吸气位置，为分离点略微靠后的某个位置。本文中生成的高负荷静子最终能达到0.90的扩散因子而不发生分离。最终设计的高负荷级能够达到原始高压两级的做功效果，并有较高的绝热效率，达到设计目标。

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