基于控制变量法对某跨音速离心压气机进行数值模拟,研究了叶轮尾缘叶间隙改变对其气动性能的影响。仅改变该离心叶轮的尾缘叶顶间隙,在设计转速下进行全三维黏性数值模拟,对相关气动参数进行分析。计算结果表明,相较于小流量工况,尾缘叶顶间隙的改变对离心压气机大流量工况的气动性能影响更大;在设计流量下,离心叶轮的压比、效率与叶轮尾缘出口间隙大小之间具有一定的线性关系,随着叶尖间隙增大,叶轮叶尖泄漏流的强度明显增强,导致叶轮的增压能力下降。

为研究压气机转子叶片弹性变形对气动特性和结构性能影响,采用商业软件Numeca和Ansys用流固耦合的数值计算方法,研究跨声速转子叶片在考虑气动载荷和离心载荷共同作用下的静气动弹性变形,分析不同材料属性对叶片静气动特性的影响。结果表明考虑叶片变形后的气动特性曲线往右边移动,更加贴近实验数据。由于气动载荷和离心载荷的作用形式不同,材料属性的不同会导致叶片变形量各成分比例不同,也会对叶片不同位置的应力产生不同的影响。

针对轴流压气机在低工况工作条件下附面层分离的问题,运用NUMECA软件对rotor37动叶的三维流场进行模拟。选取不同的吸气位置、吸气量研究条件改变时叶栅气动性能的变化规律。数值模拟的结果表明:吸气孔的位置应根据激波发生的位置选取,吸气孔在距离叶片前缘50%轴向弦长位置时,叶栅吸气对附面层分离抑制效果最佳;吸气孔位于此位置时,当吸气量等于进气量的0.4%时,对压比和效率提升较高,但随着抽吸量的增大,压比和效率的提升幅度最终会减小,因而不能为了提升压比和效率而只是简单地增大吸气量。