为研究动静干涉下轴向间距和尾缘锯齿结构对低压涡轮叶片非定常气动载荷的控制作用,对高效节能发动机(energy efficient engine,简称E3)低压涡轮最后一级的内部流场进行了数值仿真,研究了不同轴向间距和静叶尾缘锯齿结构两种情况下,下游动叶表面非定常气动载荷的变化规律。研究发现:增大轴向间距可以加强尾迹与主流的掺混,消除气流不均匀性,削弱下游动叶表面的非定常气动载荷;静叶采用尾缘锯齿结构不仅可以加强尾迹与主流的掺混,同时还会改变尾缘处的涡结构,对下游动叶前缘产生破坏性干涉效应,使其最大载荷波动降低约30%,减少静叶尾迹速度亏损75.7m/s,还能适当提升涡轮的流通能力和时均效率。与采用直尾缘静叶的模型相比,采用锯齿尾缘静叶不仅能大幅度地改善涡轮的转静干涉效应和气动性能,还能在不影响涡轮效率的前提下,将涡轮轴向间距缩...

针对某型斜流叶轮的气动噪声问题,利用FLUENT软件对尾缘锯齿斜流叶轮的气动噪声进行数值模拟,获得尾缘锯齿斜流叶轮气动噪声的分布特性,并对比分析尾缘锯齿结构对气动噪声的影响规律。结果表明,尾缘锯齿结构可显著降低斜流叶轮整体噪声水平,并且形状越尖锐的锯齿降噪效果越明显,但同时存在叶轮气动性能的损失。研究结果可为斜流叶轮的降噪设计提供理论依据。

本文提取具有优良气动性能的海鸥翼型对其尾缘进行仿生重构以降低气动噪声。采用大涡模拟(LES)进行三维瞬态流场计算,结合Ffowcs Williams和Hawkings发展的FW-H方法进行远场声学求解。系统研究了雷诺数为9.0×104,攻角为0°条件下,基于仿海鸥翅膀翼型的常规尾缘锯齿翼型、正弦型尾缘锯齿翼型及熨斗型尾缘锯齿翼型的气动噪声特性。研究结果表明与原型翼型相比,常规尾缘锯齿翼型的升阻比损失最小,熨斗型尾缘锯齿翼型的升阻比损失最大。正弦型尾缘锯齿翼型的远场降噪效果最好,平均降噪幅度为5.72dB。与其他两种齿型结构相比,正弦型尾缘锯齿翼型能更有效地减小湍流宽频噪声和翼型表面的压力脉动,使整体旋涡脱落噪声明显下降。而熨斗型尾缘锯齿翼型在减小涡结构展向相关性的同时加剧了纵向空间涡结构的脱落,使整体声压级降低幅度最小。

为满足现代航空发动机“更紧凑的级间距、更高的经济性和更低的噪声”的设计目标,低压涡轮轴向间距设计得越来越小。然而,较小的轴向间距将严重影响涡轮的气动性能及动静干涉噪声,这对流动及噪声控制方法提出了更高的要求与挑战。为此,采用大涡模拟结合FW-H方程研究了不同轴向间距情况下,上游静叶尾缘采用短、长锯齿结构时,一级低压涡轮叶栅动静干涉噪声及气动性能的变化规律。结果表明轴向间距的缩短会导致低压涡轮气动性能恶化,下游动叶前缘受到更强的逆压梯度和“逆射流”效应,从而增大动静干涉噪声;上游静叶采用锯齿尾缘结构,产生于锯齿根部的微射流可以抑制“逆射流”效应,消除分离泡,削弱非定常干涉效应,提升气动性能,降低动静干涉噪声;较短轴向间距情况下,长锯齿尾缘静叶降噪效果更好,相较于原型静叶,长锯齿尾缘静叶可...