高性能亚音速平面叶栅风洞设计及其关键技术

"高性能亚音速平面叶栅风洞设计 (2010年) - 论文 - 工程技术" 高性能亚音速平面叶栅风洞是专门用于研究压气机和涡轮叶片在亚声速状态下二维气动特性的关键设施。这种风洞设计采用了暂冲式直流型式，其工作原理是利用压缩机和储气罐来供应高压气流，以模拟实际飞行条件下的空气流动。这种设计方法确保了风洞内的气流速度和压力可以稳定在亚声速范围内，从而精确地测量叶片的气动性能。 在风洞的设计中，大开角扩散段被应用在稳定段之前，目的是将高速气流逐渐减速并增大截面积，以保持流场的稳定性。扩散段进口处的整流锥进一步改善了气流的方向性，减少了湍流，提高试验的精度。整流锥之后，加装了两层球面整流网，这些网结构有助于消除气流中的不规则扰动，保证了流场的平直性。 在收缩段与稳定段的连接处，设计了唇口结构，其型面曲线为双三次曲线，这样的设计是为了优化气流的过渡，减少流动分离和阻力损失。唇口的使用有助于维持试验段内气流的连续性，对流场的控制具有重要意义。 为了防止试验段因内外压力差导致的漏气现象，设计师在试验段外部增设了驻室结构。驻室的存在能有效地平衡内外压差，减小由此产生的压力损失，确保试验的准确性和安全性。此外，出口气流通过消声塔进行降噪处理，降低了排放到大气中的噪音，符合环保要求。 平面叶栅风洞在探索压气机与涡轮流动机理、验证先进数值模拟方法方面具有重要作用。虽然现代压气机和涡轮叶片的流道通常是三维环形结构，但平面叶栅试验仍然可以简化复杂流场，便于研究和测量基本气动参数。平面叶栅试验数据是压气机和涡轮叶片设计的重要参考，对于提升航空发动机的性能和效率起到了关键作用。 文中提到了国内多个研究机构和高校，如606研究所的高速叶栅风洞、624研究所的暂冲型超跨声速叶栅风洞，以及西工大、北航、南航和哈工大的叶栅风洞设施，它们对我国航空发动机技术的发展做出了巨大贡献。尽管这些早期设备可能存在技术局限，但它们为后来的风洞设计和实验技术进步奠定了基础，推动了我国在航空领域的科研进步。