叶片表面水膜对轴流压气机气动特性的影响研究

【类型】会议论文

【作者】樊双明 张海 杨璐 林阿强 郑群  

【会议名称】中国航天第三专业信息网第三十八届技术交流会暨第二届空天动力联合会议

【日期】[2017

【关键词】 轴流压气机 水膜 两相流 吸雨 沙砾粗糙度

【会议地点】中国辽宁大连

【摘 要】航空发动机吸雨过程中,由于雨水侵入风扇及压气机叶片表面会形成水膜。为研究水膜对压气机特性的影响,以单转子压气机R-1为研究对象,通过分析叶表水膜的受力情况,基于纳维-斯托克斯方程建立水膜模型。首先采用欧拉-拉格朗日法模拟水滴颗粒在压气机叶栅中的运动过程及水滴与叶片壁面的碰撞作用,结合水滴碰撞壁面参数,利用水膜方程计算出叶片表面的水膜厚度分布;接着用沙砾粗糙度模型来模拟水膜引起的叶片表面粗糙度变化;最后利用加入沙砾粗糙度模型的两相数值结果评估水膜对压气机工作特性的影响,并将数值结果与R-1转子的喷水实验数据进行对比。结果表明,水膜主要分布在靠近叶片前缘和叶顶的区域,在4.02%的吸雨量下,靠近叶片前缘处水膜厚度达到300μm以上,叶表水膜的厚度和面积随着吸雨量的增大而增大。叶表水膜的存在使得压气机性能下降,主要表现在压升系数和流量系数降低。数值模拟结果和实验结果规律相一致,可为航空发动机吸雨的深入研究提供借鉴。

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