弯扭叶片理论与设计方法作业(4)

弯扭叶片,作业

图3所示为在叶片尾缘后50%弦长处，总压损失系数沿径向分布规律的测量和数值模拟结果对比。在实验结果中，两种叶片的总压损失主要集中在25%到50%叶高处。在靠近端壁处，测量结果中弯叶片的总压损失是较直叶片小的，但是，弯叶片和直叶片在大约10%叶高处损失基本相等。数值模拟结果的总压损失系数相比较测量结果要小。测量和计算结果在数值上是不同的，但是他们的数值走势是相同的。弯叶片在靠近端壁处对于减小二次流损失的影响已经在文献1和4中阐述过了。

图4所示为折转角沿径向分布规律的测量和计算结果对比图。两种分布在数值上是吻合的，并且在实验和计算结果中，过转和欠转出现在约为10%叶高处，原因在于二次流动。弯叶片能够控制端壁边界层内的二次流，同时在靠近端壁处的欠转情况也得到好转。

图3 周向质量平均总压损失系数对比图

（ 1 47.1 ，x/Cax 1.5） 图4 周向质量平均折转角对比图（ 1 47.1 ，x/Cax 1.5）

图5中一系列图片所示为三个不同截面，叶片流道靠后位置（x/Cax 0.92）处周向湍动能和湍动度的分布情况。测量与数值模拟结果在数值上是吻合的。在叶片吸力面和压力面的湍动度测量尽可能使用单一热线探针。湍动度反映了流动速度波动情况，并且在涡形成的地方流速波动越明显。因此，在湍动度与总压损失之间存在某种联系。靠近叶片吸力面的湍动度较压力面高。直叶片在50%叶高处湍动度与弯叶片差不多一样。随着不断向端壁靠近，直叶片的湍动度要比弯叶片的高。显然，通过弯叶片的设计，在吸力面和端壁的湍动度被抑制，并且总压损失也降低了。

3.2 弯叶片压气机叶栅的影响

图6所示为数值模拟得到的直叶片和弯叶片的极限流线。从图中我们也可以看到分离点和分离线，靠近端壁处的分离点标志着分离的起始。角区失速团聚集在靠近端壁的吸力面处。由于角区失速的作用，主要流动区域在叶片流道靠后位置被压缩，变得狭窄。弯叶片分离点在流道中的位置较直叶片提前了，但是，弯