微型涡喷发动机离心情况下的无叶扩压器长度范围是半径比在1.05~1.2之间,但是斜流情况下还要考虑气体轴向方位流动的影响,因此离心情况下的半径比范围是不适应的。为了探究斜流压气机的无叶扩压器半径比范围以及对整级的性能影响,因此对斜流压气机、不同半径比的无叶扩压器和叶片扩压器进行数值仿真。结果表明不同半径比无叶扩压器对性能有显著影响,无叶扩压段长度增加对整级等熵效率的影响先增大后减小。斜流下的无叶扩压器半径比无量纲范围在1.10~1.25之间。方案C与方案F相比,效率最高可以提升7.3%。

斜流压气机具有单级高压比、大流量和高效率的优点。基于此设计一台用于微型涡喷发动机的转速为40000 r/min、压比为3.5、设计流量为3.2 kg/s的单级斜流压气机。为研究该压气机的流动机制与稳定工作范围,分别分析90%、100%和110%转速下的工况,着重分析了100%转速下的近失速点、近堵塞点以及非设计转速下最高效率点的流场。结果表明:设计点仿真压比为3.662、流量为3.324 kg/s、等熵效率为87.61%,与设计指标相符合,说明该斜流压气机的设计可靠;导致压气机失稳的主要因素是叶片压力面、吸力面的激波损失,以及吸力面尾缘处的低能流体。

为了扩大离心压气机的稳定工作范围,针对一款微型涡喷发动机压气机的离心叶轮,通过数值模拟的方式,研究不同开合角度的进口导向叶片对离心叶轮的性能影响。通过对比不同角度下内部的流动状况,进口导向叶片的角度对叶轮性能有显著影响。与原设计相比,在20°导叶的情况下,内部流动状况得到了改善,喘振裕度和最高效率都有提升。证明通过调节进口导向叶片角度来扩大压气机稳定工作范围是可行的。