【摘 要】
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航空发动机压气机的设计追求高效率、高级压比以及大稳定裕度。为使压气机级压比升高,可使压气机具有较大的载荷,而载荷系数的增加会使压气机进口出现超音,因此超音压气机的
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航空发动机压气机的设计追求高效率、高级压比以及大稳定裕度。为使压气机级压比升高,可使压气机具有较大的载荷,而载荷系数的增加会使压气机进口出现超音,因此超音压气机的设计研究具有重要的意义。本文采用S1、S2两类流面设计方法对一进口全叶高超音的压气机叶片进行初始设计,再通过自动优化方法对叶片进行改进设计。采用流线曲率法确定叶片扭向规律,从而为S1流面叶型设计分析提供进出口条件。S1流面二维叶型设计运用参数化方法,再利用Bezier曲线拟合叶片的几何形状,生成光滑的叶型。将S1流面设计出的叶型沿型心径向积叠成三维叶型,用以遗传算法为基础的自动优化方法,通过对叶型积叠线、子午面流道形状、叶型、安装角进行变化,改进二维设计叶片、提高气动性能。单叶片设计完成后,再将转静子进行配合,级与级进行配合,得到性能良好的多排叶片。利用周正贵教授及其学生自主开发的设计平台和NUMECA软件对一设计流量为6.3kg/s的超音压气机进行设计以及性能计算,所设计压气机共有5排叶片,包括进口导叶、第一级转静子以及第二级转静子。所得压气机的性能指标为:设计点流量为6.35kg/s,压比为4.76,效率为0.842,稳定裕度为7.23%;结果表明所设计的超音压气机级具有较好的气动性能。
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