为了探索研究风扇负荷极限,采用基于增加进口正预旋和动叶轴向速度提升的两种低反动度设计方法,对叶尖切线速度为370m/s的风扇级进行了气动设计研究。通过三维数值计算,结果表明,在设计点,风扇级实现了2.39的单级压比,通流效率达90.84%,且抽吸流量仅为进口的5.5%,达到了设计目标。进一步的流场分析表明,静叶根部较高的损失系数一方面与较强的激波有关,另一方面与端壁过大的抽吸流量导致的堵塞有关。改型设计应从降低根部入口激波强度或降低抽吸流量,即增加抽吸背压或缩小抽吸面积入手。

以海军工程大学压气机试验台第一级转子为研究对象。首先分别对初始叶型和改变叶片安装角的叶型运用NUMECA软件进行数值模拟研究,得出改变叶片安装角对叶片稳定工作范围的影响,并确定叶片最佳安装角为+4°。接下来以最佳的叶片安装角叶片为原型,对该叶型进行附面层抽吸处理,并在气动性能方面与抽吸前的叶型进行对比,得出对叶片进行附面层抽吸处理后,叶片分离尾迹区宽度明显减小,流动分离明显减弱,叶片负荷增加的结论。