弯扭叶片理论与设计方法作业(2)

弯扭叶片,作业

近来，一些数值模拟分析已经完成，目的是为了理解在轴流压气机叶片角区失速位置流动机理。这其中有两个文献阐述了在一跨音速压气机动叶或者静叶中靠近叶片吸力面靠后位置处角涡的形成，同时在另一篇文献中展示了在一线性压气机叶栅中靠近角区失速位置处三维分离情况。

在此之前，还没有详细介绍关于弯叶片压气机叶栅中角涡以及吸力面分离的文献。

本文通过实验和数值模拟揭示了弯叶片压气机叶栅三维流场，尤其是角区失速位置。关于弯叶片二次流和角区位置的实验和数值模拟结果都是与直叶片进行比较。数值模拟结果是用来初略获得叶片和边壁表面角区的流动机理。同时本文还详细研究了进口气流角对角区失速的影响。

原文下一部分详细解释了实验建立过程，在此不过多叙述，仅把重要参数给出。测量使用三孔探针测量，叶片表面以及端壁采用表面油膜法观察流动。叶型采用NACA65叶型，叶栅共七个叶片，测量只采用中间流道，具体参数详见表1，叶片扩散系数大约为0.4，为了考察进口气流角对二次流以及角区失速的影响，采用44.1°，47.1°和50.1°三种进口气流角。进口流速60m/s，雷诺数2.2×105。

表1 叶栅几何参数

图1展示了弯叶片叶栅的外形。

2 数值模拟步骤

数值模拟分析使用的是基于雷诺时均N-S方程和带有壁面函数的标准k 模型的内部代码。控制方程采用有限体积法进行求解，对对流通量采用三阶迎风格式，扩散通量采用二阶中心差分格式。时间积分采用二阶显格式。

在进口边界，总压、总温沿径向分布情况以及进口气流角都是固定的。出口边界固定静压。进口气流角分别设定为42.1，44.1，47.1，50.1和52.1度。

采用标准H型网格，三维计算所用网格周向40个网格节点，径向40个节点，轴向124个节点，总网格数200,000。