【硕士论文】邓卫敏:压气机中介机匣节流特性与畸变效应研究

硕士论文题目：

压气机中介机匣节流特性与畸变效应研究

研究概括：

论文摘要：

压气机作为发动机的核心部件，多年来大量研究致力于提高其性能和稳定性，但是收效甚微。相比于核心部件，作为过渡部件的中介机匣几何简单、研究周期短、花费低，并且容易改型。因此，改善中介机匣过渡段所获得的潜在收益正受到越来越多的关注。如今，中介机匣在增大径向落差或者缩小轴向长度方面已经取得了长足的进步，预计将使发动机总重量减少1-2%，单位燃油消耗率降低1%，二氧化碳排放量降低2%。随之而来的是日益突出的中介机匣与压气机的匹配问题，并且缺乏对中介机匣非设计流量性能以及畸变效应的研究。针对上述现状，本文以中介机匣为研究对象开展了以下工作：

（1）针对中介机匣与压气机的匹配问题，提出将中介机匣径向总压畸变指数作为出口流场品质评估参数，以表征中介机匣匹配性能。为了关联非设计流量下与设计流量下中介机匣的性能，一方面提出了中介机匣节流特性，以反映全流量范围下中介机匣损失和出口流场品质的变化趋势，另一方面定义了中介机匣阻塞流量裕度，以衡量中介机匣设计流量与最大流量之间的稳定裕度。

（2）建立了以轮毂曲率为基准的支板轴向位置选取方法，进行了支板轴向位置对于中介机匣性能影响的研究。结果表明：支板位置从中介机匣进口向出口移动的过程中，中介机匣性能损失和出口流场不均匀度先减小后增大；在支板轴向位置选取中，对于存在喉部的中介机匣流道，初步建议支板应位于中介机匣流道的喉部之后，但不宜太靠近中介机匣出口。

（3）以某型发动机中介机匣作为几何模型，分别进行了均匀进气条件和实际不均匀进气条件下的节流特性研究，探索了非设计流量下中介机匣流场特点、性能变化趋势以及影响机理。结果表明：从大流量向小流量节流的过程中，中介机匣损失和出口流场不均匀度逐渐减小；相比于均匀进气，实际不均匀进气增大了中介机匣的损失和出口流场不均匀度，缩小了中介机匣全流量工作范围。

（4）进行了典型畸变进气条件和周向进气条件的中介机匣畸变效应的研究。研究表明：进气畸变范围的增大，略微增大了中介机匣的损失，主要改变了出口总压分布以及低总压区的范围；在近机匣处，中介机匣减小了低总压区范围，对径向总压畸变具有衰减作用；在近轮毂处，中介机匣放大了低总压区范围，对径向总压畸变具有放大作用。周向进气会略微增大中介机匣损失；在中介机匣对于周向进气角的局部作用中，机匣处的进气角被抑制，轮毂处的进气角被放大。

研究生期间成果统计：

【1】高丽敏,邓卫敏等.中介机匣设计软件（已登记2016SR326543）

【2】高丽敏, 邓卫敏等. 一种涡扇发动机内外涵道型线设计方法（已公开CN106682287A）

【3】XXXX中介机匣流道与支板叶型设计技术研究

【4】XXXX压缩系统过渡通道复杂流动特点研究

【5】获得第三届“罗麦杯”全国研究生未来飞行器创新大赛一等奖

【6】获得第一届“空天杯”全国先进飞行器创新大赛 第8名

【7】2016-2017年度西北工业大学“三航杯”足球赛冠军

【8】2016-2017年度研究生一等学业奖学金

【9】2016-2017年度研究生一等社会活动奖学金

【10】2016-2017年度吴亚军三等奖学金

【11】2016-2017年度动力与能源学院优秀研究生

【12】2018届西北工业大学优秀毕业研究生