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低噪声已成为航空动力装置发展中考虑的重要因素,而合理的气动设计是降低涡轮机械自身噪声最根本的方法,并且有很大的降噪潜力。 本文首次将不等栅距概念引入压气机的降噪研究中,在压气机的总体设计阶段,综合考虑压气机气动性能和声学特性,研究不等栅距叶片布置在降低压气机离散噪声方面的可行性。通过理论计算和分析得出以下几个方面的结论: 对动叶为等栅距而导叶和静叶为不等栅距情况下的一级半轴流压气机二维叶栅流场进行了非定常流动的数值模拟,针对静子叶片上的压力脉动及所受气动力进行了频谱分析。然后与常规栅距结构进行对比,结果表明在非均匀栅距结构下静子叶片所受的气动力在频谱图上仍表现出明显的离散特性。 在动叶栅距不变的情况下,采用管道声学模型计算和分析了导叶和静叶栅距的改变对转子噪声的影响,比较了各种结构下静转干涉噪声的大小和传播情况。结果表明:导叶和静叶采用非均匀栅距结构存在最佳的组合形式,在确保效率和增压比性能曲线基本不变的前提下,使得转子噪声声压级得以减小,但是在转子上游和下游这种最佳组合形式有所不同。 在静叶栅距改变的情况下,运用管道声学模型推导出转静干涉噪声的计算公式,在此基础上计算和分析了导叶和静叶栅距的改变对转静干涉噪声的影响,比较了各种结构下静转干涉噪声的大小和传播情况。结果表明:转静干涉噪声的传播模态发生了改变;导叶和静叶采用非均匀栅距结构存在最佳的组合形式,在确保效率和增压比性能曲线基本不变的前提下,使压气机转静干涉噪声基频处声压级得以降低。 通过以上研究表明,在确保压气机气动性能基本不变的前提下,非均匀栅距结构在降低压气机的气动干涉噪声方面具有一定的效果。