跨声速压气机叶尖旋转不稳定性数值研究揭示关键影响因素

跨声速压气机转子叶尖流场旋转不稳定是航空发动机设计中的一个重要问题，它可能影响压气机的性能和稳定性。这篇由中国科技论文在线发布的首发论文，由王志强和卢波合作完成，他们获得了高等学校博士学科点专项科研基金新教师类的资助。研究目标是通过深入的数值模拟来揭示这一现象的机理。 论文的核心工作是针对一个特定的跨声速轴流压气机转子进行了多通道非定常计算。非定常流动是指在时间上非均匀的流动状态，特别是在叶尖区域，由于高速气流的复杂交互作用，可能会产生旋转不稳定现象。作者通过对比分析两种不同的进气条件——非轴向进气和轴向进气，发现这两种条件下叶尖流场的特性截然不同。当非轴向进气时，叶尖流场呈现出单通道周期结构，意味着每个通道内的流场相对稳定，没有显著的旋转不稳定。然而，轴向进气时，流动表现出更为复杂的结构，呈现周向占据多个栅距的周期性，而且伴随着旋转不稳定现象的发生，即流动会沿着周向传播并可能导致振动或失稳。 随着流量的减少，这种非定常波动的强度会增强，流场结构动态变化，叶尖泄漏涡更加显著，这不仅增加了能量损失，还可能导致叶片顶部区域的流动受阻，进一步恶化压气机的性能。因此，理解并控制这种旋转不稳定对于压气机的设计优化至关重要。 论文的关键词包括“跨声速压气机”，“叶尖泄漏流”，“非定常流动”和“旋转不稳定”，这些关键词准确地概括了研究的主题和核心内容。通过这项研究，作者希望能够为跨声速压气机的设计者提供重要的理论支持，以提高压气机的效率和稳定性。这项工作的成果对于整个航空工程领域具有实际应用价值，尤其是在高性能发动机的设计与改进方面。