连续式跨声速风洞轴流压缩机气动设计与低噪声设计

简介

连续式跨声速风洞是采用轴流压缩机驱动的、可持续运行的变密度回流式风洞。一方面,此类风洞具有运行工况范围宽的典型特征,驱动风洞主回路气流的轴流压缩机需要具备在宽工况范围稳定高效运行的能力;另一方面,良好的风洞试验段动态流场品质要求轴流压缩机进出口气流噪声不高于140 dB。宽工况范围的高效稳定运行要求和低噪声设计要求给连续式跨声速风洞轴流压缩机的研制带来挑战。针对试验段马赫数为0.2~1.6的典型连续式跨声速风洞轴流压缩机研制,重点分析了连续式跨声速风洞压缩机的载荷特性;分析了以动静叶调节有效性、设计点选取、做功系数与流量系数选择、子午流道形式选择为核心内容的压缩机气动设计基本原则及轴流压缩机低噪声设计思想;给出并分析了相应的设计结果与试验测试结果。分析表明当轴流压缩机反动度大于0.5时,动叶调节比静叶调节更有效,反之则静叶调节更有效;对于试验段马赫数为0.2~1.6的连续式跨声速风洞轴流压缩机设计而言,压缩机设计点宜选取在马赫数为1.4附近,设计点对应的流量系数和做功系数宜分别选取在0.6和0.25左右;采用等外径子午流道的形式可有效提升压缩机气动性能;合理选择压缩机级间距因子和压缩机动、静叶片数之比可有效抑制压缩机气动噪声。