单级跨声风扇处理机匣径向倾角变化对性能的影响

黄 磊，余华蔚，吴艳辉

(1.中国燃气涡轮研究院，四川成都610500；2.西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)

1 引言

轴向倾斜缝机匣处理因具有显著扩大压气机稳定工作范围的能力而受到国内外学者的关注。早期采用的测量技术及流场显示技术分析这些复杂的流动现象仍有很大的不足，使得以前的实验研究往往局限于获得总体性能或者基元级性能参数，或者比较不同处理机匣结构的扩稳效果优劣。至今为止，人们对该形式机匣处理影响压气机性能及流场的机制尚未完全清楚。

随着计算流体力学及计算机技术的发展，国内外一些学者开始尝试对轴向倾斜缝机匣处理进行数值模拟。从目前缝式机匣处理数值模拟的相关文献可知，对其流动机理相关研究工作做得比较多[1～5]，而对倾角变化对性能的影响做的研究较少。

倾角是处理机匣设计过程中一个很重要的参数，会影响效率、压比和裕度等重要指标。本文采用定常数值方法模拟某单级跨声速风扇流动，探索机匣处理径向倾角变化对压气机转子内部流场及性能影响的流动机理。

2 单级风扇及处理机匣结构

本文的研究载体为某单级跨声速风扇，由一排转子和一排静子组成。

本文的两种处理机匣除径向倾角有所不同外，其余结构完全一致。其设计参数见表1，结构示意见图1，计算网格见图2。

表1 处理机匣设计参数Table 1 Design parameters of casing treatment

3 数值计算方法

使用CFD软件NUMECA进行数值计算。具体计算方法为：结合Spalart-Allmaras湍流模型，并采用有限体积中心差分格式对三维雷诺时均Navi⁃er-Stokes方程进行求解；……