压气机叶片前缘形状与局部损失相关性

张小龙，姜斌，郑群，陈忠良

(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001)

压气机叶型技术是先进压气机设计的关键技术之一，对于促进先进压气机性能提升具有重要作用。在20世纪70年代初，可控扩散叶型(CDA)由于其能控制叶片表面气流的扩散、抑制附面层的分离、削弱可能出现的激波强度等诸多优点而得到广泛的使用［1］，很大程度上提高了压气机的性能。

为了便于加工，传统意义上的压气机叶片前缘为圆弧形。但是越来越多的实验和研究表明，圆弧形前缘由于其和叶身连接处曲率的不连续性会导致流体发生分立，形成分离泡，进而增加损失。Walraevens和Cumpsty通过实验，对比了圆弧形前缘和椭圆形前缘的局部流动，发现椭圆形前缘可以抑制附面层的发展，推迟边界层转捩，扩大了攻角范围［2］。刘火星等人在此基础上，将NACA-65叶型更换椭圆形前缘，经过实验得出，椭圆形前缘的攻角范围比圆弧形前缘扩大了4°［3］。陆志宏等研究了一种带平台的圆弧形前缘，发现其在叶片吸力面形成了强度较弱的双吸力峰，抑制分离的效果和椭圆形相当［4］。Miller等对椭圆形前缘进行优化，消除了叶片吸力面上的速度峰值［5］。宋寅考虑到对前缘流动的影响主要是前缘的曲率的不连续，研究了一种利用贝塞尔曲线造型的曲率连续型前缘，发现其抑制分离的效果比椭圆形前缘更明显［6］。

以上研究结果表明，前缘形状对于叶片性能有很大的影响，椭圆形前缘相比圆弧形前缘有明显的优势。……