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燃气轮机技术是国家经济发展和国防力量提高的重要指标,其性能的快速发展对压气机的负荷提出了越来越高的要求,推动了压气机叶型研究领域的快速发展。压气机叶片前缘作为叶片表面边界层的起始位置,且由于其几何尺寸很小,其微小的变化会对压气机的气动性能产生剧烈的影响。合理的前缘处理可以有效控制流动分离,改善流场结构,提高压气机工作性能。本文以DMU37静叶95％叶高典型截面叶型为研究对象,运用NEMUCA数值计算软件,对圆形前缘及椭圆形前缘叶栅进行详细数值研究,通过分析流场吸力尖峰、总压损失系数、马赫数等参数分布,探究椭圆形前缘对跨声速压气机平面叶栅内部流动特性及损失机理的影响,寻求最佳的椭圆长短轴之比,为进一步前缘流动控制技术奠定基础。 首先,对研究叶型进行了网格无关性验证。在保证计算方法准确性和可靠性的基础上,对圆形前缘的流场进行数值模拟并分析。结果表明:同一冲角下,随着马赫数的增加,吸力面前缘的吸力峰逐渐下降,但其覆盖的面积逐渐增大。且随着马赫数的增加,吸力面前缘处的低压区明显增加,逆压梯度增强,主流区的损失越来越大,当Ma=0.9时,吸力面近似全面分离,损失达到最大。 最后,在不改变原型叶栅弦长前提下,将圆形前缘改为椭圆形前缘以及半圆形-半椭圆形前缘,并将改型方案的流场损失特性与圆形前缘进行对比分析。结果表明:当来流速度为0.5Ma时,椭圆形前缘可以有效降低前缘吸力面的吸力尖峰和出口截面的总压损失系数,其降低程度与椭圆形的长短半轴成正比,本文中最佳椭圆形前缘方案为a=3b形前缘方案。与圆形前缘相比,-6°冲角时椭圆形前缘方案吸力峰下降最多,约为53％,-3°冲角时椭圆形前缘方案总压损失系数下降最多,约为41％,并且可以将稳定冲角范围扩大约2.5°。当来流马赫数增加到0.7和0.9时,椭圆形前缘方案仍可以降低前缘吸力面的吸力尖峰,但其对出口总压损失系数的影响不是很明显。在个别冲角时,椭圆形前缘方案的总压损失系数还要高于圆形前缘方案,且这个冲角会随着马赫数的提高由正冲角向负冲角转变。