弯扭叶片理论与设计方法作业(8)

弯扭叶片,作业

系数随轴向分布规律。在4%截面上，从前缘到轴向弦长70%区间内，弯叶片的总压损失系数持续上升，随后从70%轴向弦长开始逐渐降低。在9%叶高处截面上，弯叶片的损失从前缘至尾缘一直在上升。这些弯叶片的端壁损失数值模拟结果表明，叶片在端壁区域的载荷变小了，并且在端壁处的二次流动和角区失速情况增强了，这主要是由于存在于端壁边界层内的低能流体沿流向不断向中径处转移引起的。在本次研究中，低能流体从端壁转移到大约沿叶高10%截面处。在中径（50%）处的损失分布情况表明，弯叶片的叶型损失较直叶片小。然而Breugelmans等人研究结果表明弯叶片能够使端壁的损失降低，而中径处的损失提高。计算得到的弯叶片中径处的损失并没有提高是由于叶片的展弦比不同引起的。

在端壁处，靠近弯叶片前缘处总压损失是升高的（图10(a)），原因在于主流在端壁区域是正攻角。图11展示了前缘上游3%轴向弦长处周向质量平均下的攻角沿径向分布规律。在弯叶片的端壁处，攻角提高了大约2度。

图12所示为数值模拟下的直叶片和弯叶片端壁处的极限流线。数值模拟结果显示，弯叶片的前缘鞍点（Sb），较直叶片前缘鞍点（Ss）处在压力面侧。

当来流处于正攻角时，叶片载荷增加，同时也会引起边界层的发展。当损失不断增加的时候，流动分离就会产生，叶型损失也会增大，但这都取决于流动分离的程度。

(a) 直叶片

图11 周向质量平均下的攻角沿径向分布 (b) 弯叶片 图12 计算得到端壁处流线图

（ 1 47.1 ） 1 47.1 ，x/Cax -0.03

3.3 角区失速的结构

为了观察到靠近端壁处角区失速位置内的漩涡结构，数值模拟中的质点迹线法应运而生。图13和图14展示了在设计进口气流角下，直叶片和弯叶片靠近端壁处的质点迹线。在直叶片流场内，由于二次流的作用，吸力面的端壁边界层向中径处卷起。直叶片靠后位置的高负荷作用使得引起角区内更强的回流。根据图13

所示，回流能够清晰的展示出在叶片尾缘位置，压力面的质点迹线向吸力面