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1.
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亚声速轴流压气机叶顶喷气设计规律的试验研究
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王维 黄雨洁 卢金玲 罗兴锜 楚武利《推进技术》,2019年第40卷第9期
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为了探索叶顶喷气在亚声速轴流压气机中的设计规律,试验研究了喷气量、喷嘴喉部高度、周向覆盖比例、喷气位置、喷嘴数目、喷嘴分布形式对压气机失速裕度的影响规律,分析了叶顶喷气的扩稳机理以及对压气机失速特性的影响,总结了叶顶喷气在亚声速和跨声速压气机中作用规律的异同。研究结果表明,叶顶喷气没有改变压气机的失速特性,其扩稳机理主要在于对叶顶堵塞的有效抑制,通道堵塞对叶顶喷气的非定常响应是离散叶顶喷气有效扩稳的重要原因。当喷嘴处于堵塞状态时扩稳效果达到最大,利用0.66%的喷气量可将压气机的失速裕度提升15%。对于压气机失速裕度的影响,喷气量、喷嘴喉部高度、喷气周向覆盖比例间存在交互作用,喷气位置、喷嘴周向分布形式和进气畸变对喷气扩稳效果的影响均不大。当压气机的失速均是由叶顶泄漏涡诱发的突尖失速时,叶顶喷气在亚声速压气机中的设计方法可用于指导跨声速压气机叶顶喷气的设计。
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2.
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叶顶微喷气提高旋转畸变条件下低速轴流压气机失稳裕度的机理分析 被引次数：1
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张靖煊 罗玛 聂超群 林峰 陈静宜《航空动力学报》,2010年第25卷第1期
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对旋转畸变条件下轴流压气机的失稳特性进行了实验研究,结果表明,畸变影响区内叶顶泄漏流的前缘溢出造成了旋转失速的提前发生,缩减了压气机的失稳裕度.叶顶微喷气方法有效地提高了旋转畸变条件下轴流压气机的失稳裕度,其原因在于,实施叶顶微喷气后,临近失速时,压气机顶部畸变区诱发的分离团受到抑制,减少了其诱发旋转失速的可能性,从而实现扩稳目的.
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3.
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叶顶喷气对高负荷轴流压气机性能的非定常影响机理 被引次数：3
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王 维 楚武利 张皓光《推进技术》,2014年第35卷第7期
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为了揭示叶顶喷气对高负荷压气机气动性能和稳定裕度的非定常影响机理，对一跨声速轴流压气机进行六通道三维非定常数值模拟，定量分析了两种喷嘴作用下压气机内部流场的变化。研究表明叶顶喷气提升了压气机的总压比和稳定裕度，对效率的影响不大，喷气量决定了对压气机气动性能的影响程度。喷气引起叶顶进出口流量的非同步周期性变化，当喷气流沿通道到达转子尾缘后完成对叶顶的降载作用，叶顶负荷呈周期性变化。喷嘴喉部高度不变时，27.3%和54.6%的周向覆盖比例分别获得3.3%和3.6%的裕度改进，分析可知喷气的扩稳效果取决于喷气对叶顶堵塞的抑制在通道出口产生的影响。喷气流在通道中的流动延迟使得喷气对通道出口堵塞抑制的时间大于对通道进口堵塞的抑制时间，因而较小宽度的喷嘴可以保证对叶顶堵塞的有效抑制，增加喷嘴的宽度对稳定裕度的影响不大。
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4.
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基于试验设计的高负荷轴流压气机叶顶喷气参数化研究 被引次数：6
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王 维 楚武利 张皓光《推进技术》,2014年第35卷第2期
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为了揭示叶顶喷气对压气机稳定裕度的影响规律,对一跨声速轴流压气机进行三维非定常数值模拟,结合试验设计与统计学分析的方法对叶顶喷气展开参数化研究,并分析了叶顶喷气的扩稳机理。研究表明,叶顶喷气整体上提升了压气机的性能,通过激励叶顶环壁附面层抑制叶顶泄漏涡堵塞,达到提升压气机稳定裕度的目的。同时,叶顶喷气会引起压气机失速类型的变化。不同喷气量下的喷气规律是不同的,喷气量与喉部高度、喷气角度间存在交互作用。喷气量较小时应减小喷嘴喉部高度,在相对坐标系下沿转子叶顶前缘中弧线方向喷气；喷气量较大时应增加喉部高度,避免引起叶顶过载失速,喷气应提供正预旋来减小叶顶攻角。喷嘴应与转子叶顶前缘保持一定距离。
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5.
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微喷气对压气机稳定性影响的实验 被引次数：3
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李亮 胡骏 王志强 屠宝锋 赖安卿《航空动力学报》,2014年第29卷第1期
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在低速双级轴流压气机上开展了一系列不同喷射系统布局、射流参数的实验研究，并探讨了微喷气扩大压气机稳定裕度的原因.结果表明：当布局在压气机进口的喷嘴周向均布且不小于4个的时候，压气机稳定裕度增量主要受到每个喷嘴的出口动量的影响；微喷气扩稳的机理是从频率和压力幅值两个方面抑制模态波的发展，越接近喷气流，模态波被抑制的程度越大，一旦喷气流无法抑制模态波的发展时，压气机就会进入失速状态.
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6.
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周向非均匀叶尖间隙对轴流压气机性能的影响 被引次数：1
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向宏辉 葛宁 高杰 唐凯 杨荣菲《航空学报》,2018年第2期
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以跨声速单级轴流压气机为研究对象,通过改变转子外机匣椭圆度产生周向稳态非均匀叶尖间隙布局结构,在高转速压气机试验器上详细开展了周向非均匀叶尖间隙对压气机性能特性与稳定边界影响的试验研究。同时,结合转子叶尖间隙流场动态压力精细化测量,揭示了周向非均匀叶尖间隙触发压气机内部流动失稳的物理机制。试验结果表明:转子叶尖周向非均匀间隙对压气机流量、压比和效率基本没有产生影响,但对气动稳定性具有显著影响。随着转子机匣椭圆度增大,稳定工作边界逐渐向右下方偏移,压气机稳定工作范围不断减小;不同转速下,压气机稳定裕度损失程度并不相同,高转速工作区域的压气机稳定裕度损失程度要大于中低转速工作区域的;周向非均匀叶尖间隙会导致原有转子叶片气动负荷沿径向重新分布,弱化转子叶片尖部气动加功能力;设计转速时,相比于小间隙情况,大间隙下的泄漏涡与通道激波相互作用,使得相邻叶片压力面侧的高静压低速区域扩大,加重对转子通道的堵塞作用。
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7.
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等离子体激励频率对压气机稳定性影响的实验与数值模拟研究
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丁均梁 聂永正 周游天 吴云《推进技术》,2019年第40卷第4期
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本文采用实验与数值模拟方法研究了不同等离子体激励频率对低速轴流压气机的扩稳特性。结果表明,等离子体激励能够显著减弱叶顶泄漏流非定常脉动,增加主流动量,削弱泄漏流和回流动量,抑制泄漏流向叶尖前缘移动,从而扩大压气机的稳定工作范围;非定常激励对压气机稳定性有重要影响,随着激励频率的增加,扩稳效果增强,但激励频率存在阈值,当频率高于0.5倍叶片通过频率时,随着频率的增加,扩稳效果几乎不变。
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8.
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旋转畸变条件下新型机匣处理扩稳效果试验 被引次数：1
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董旭 刘小华 孙大坤 孙晓峰《航空学报》,2014年第35卷第9期
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开展了一种新型机匣处理扩大轴流风扇/压气机稳定裕度的试验研究。在低速风扇试验台上模拟旋转进气畸变,分析此种畸变进气条件对压气机工作性能造成的影响,并且考察一种新型机匣处理的扩稳效果。旋转进气畸变下,压升-流量特性曲线失速边界向右下偏移,压气机失速裕度明显降低。新型机匣处理在旋转进气畸变条件下对风扇/压气机有显著的扩稳效果,较小畸变转速(200,500r/min)情况下,新型机匣处理能提高压气机稳定裕度10%~20%,同时并没有带来明显的效率损失;畸变转速为800r/min情况下,机匣处理的扩稳效果相比并不明显,但可以提高压气机工作效率1%~2%。较大畸变转速情况下,畸变方向不同,机匣处理扩稳效果有所差别:正向畸变时机匣处理提高压气机失速裕度3%~10%,提高效率1%左右;而反向畸变时,失速裕度均提高10%以上,甚至达到20%,但压气机效率损失在1%左右。
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9.
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周向槽轴向位置影响机匣处理扩稳能力的机理 被引次数：2
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张皓光 安康 吴艳辉 楚武利 谭锋《推进技术》,2016年第37卷第12期
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为了揭示周向槽机匣处理轴向位置影响压气机稳定性的流动机理，采用试验与数值方法研究了三种不同轴向位置对机匣处理扩稳能力的影响。试验与数值结果均表明机匣处理轴向位置不变时扩稳能力最强，轴向位置前移次之，轴向位置后移最弱，对应的试验综合裕度改进量分别为10.3%，7.82%及5.65%。通过详细分析压气机叶顶流场表明，周向槽机匣处理轴向位置后移使叶顶前缘区域没有受到到周向槽的作用，叶尖部分间隙泄漏流在叶顶前缘形成低速带并造成进口堵塞。轴向位置前移使叶顶后部区域没有受到周向槽的作用，在叶顶通道出口部分叶高范围内形成低速堵塞区，流通能力弱。轴向位置不变的机匣处理对应的叶顶通道流通能力最强，因此扩稳效果最好。
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10.
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自循环机匣处理周向覆盖比例和喷嘴轴向位置对轴流压气机扩稳效果的影响
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王广 楚武利 迟志东 陈向艺 张皓光《推进技术》,2020年第41卷第6期
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为了揭示自循环机匣处理周向覆盖比例和喷嘴轴向位置对扩稳效果的影响规律,在固定引气位置于叶顶阻塞区域的前提下,设计了6个不同周向覆盖比例和4个不同喷嘴轴向位置的自循环机匣处理结构,并以一个高亚声速轴流压气机转子为研究对象进行了数值模拟,结果表明：随着周向覆盖比例增加,压气机的综合稳定裕度先增大后减小,峰值效率则单调减低,综合稳定裕度改进量最大的周向覆盖比例为90%,兼顾扩稳效果和效率损失的最佳周向覆盖比例为30%。随着喷嘴位置由叶顶前缘沿轴向逐渐前移,压气机的扩稳效果变化不大,但效率有所提升,而且喷嘴位置越往前移,效率提升越多。
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11.
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跨声速压气机叶尖开槽射流扩稳策略探究 被引次数：4
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胡加国 王如根 李 坤 董 鑫《推进技术》,2014年第35卷第11期
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为了提高跨声速轴流压气机的稳定工作范围，提出一种叶尖开槽射流的扩稳策略，设计7种开槽方案，并通过数值模拟分析其效果及扩稳机理。计算结果表明，针对叶尖通道堵塞设计的开槽射流方案取得了较好的效果，压气机稳定工作裕度实现了2.33%～4.53%的提高，但峰值效率降低0.26%～1.24%；在合理的范围内，槽道的宽度越宽、深度越深、出口位置在近失速工况的分离点前和出口射流角度25°左右时扩稳效果最好，但性能损失与扩稳效果负相关；开槽射流实现扩稳的原因是：槽道入口对压力面前缘低速流团的抽吸作用、出口射流对吸力面尾缘分离的吹除作用以及减小叶尖间隙内的泄漏。
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12.
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弯曲静子叶片对叶尖射流扩稳效果的影响
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王前 胡骏 李亮 屠宝锋 李璧宇《航空动力学报》,2015年第30卷第12期
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为了研究压气机弯曲静子叶片对叶尖射流扩稳效果的影响,在一台低速轴流压气机上,采用实验方法,对比分析了第1级静子叶片分别为弯曲叶片和直叶片时叶尖射流的扩稳效果以及压气机内部流场信息.结果表明:第1级静子叶片由直叶片改为弯曲叶片后,在压气机失速过程中,模态波主要集中在叶尖区域,而叶尖射流恰好是通过改善叶尖区域的流场来拓宽压气机的稳定工作范围的,所以第1级弯曲静子叶片使得叶尖射流的扩稳效果更加显著.
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13.
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自循环机匣处理轴向位置影响扩稳能力的机理 被引次数：4
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张皓光 安康 谭锋 楚武利 吴艳辉《航空动力学报》,2017年第32卷第4期
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为了揭示自循环机匣处理轴向位置影响压气机稳定性的流动机理,采用非定常数值方法研究了3种不同轴向位置对机匣处理(CT)扩稳能力的影响,结果表明:机匣处理喷气装置离叶顶前缘最近且在叶顶前缘上游的扩稳能力最强,喷气装置在叶顶前缘正上方的次之,喷气装置在叶顶前缘上游较远处的最弱,对应机匣处理获得的综合失速裕度改进量分别为9.40％,7.09％,5.49％.通过详细地分析压气机叶顶流场表明:喷气装置离叶顶前缘最近且在叶顶前缘上游的机匣处理施加有利影响程度最高的范围刚好覆盖叶顶前缘处,此处是引起转子失速的关键部位,因此抑制叶顶间隙泄漏流造成的堵塞的效果最好,对应的扩稳能力在3种机匣处理中最强.
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14.
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非轴对称处理机匣的周向处理范围的实验 被引次数：2
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刘建勇 袁巍 陆亚钧《航空动力学报》,2009年第24卷第6期
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为了解决传统处理机匣对压气机"扩稳降效"的现象,打破处理机匣结构的轴对称传统,并设计了5种不同周向分布范围的非轴对称处理机匣.实验结果显示压气机的稳定裕度随非轴对称处理机匣的周向处理槽数的增多而单调增加,而效率则随处理槽数的增多先增加后减小.当非轴对称处理机匣的周向处理范围为120°时,能使压气机的稳定裕度和效率均有所增加,起到"扩稳增效"的效果.初步分析其原因是非轴对称的机匣结构改变了压气机叶尖的非定常流动.
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15.
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缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性的改善
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张皓光 谭锋 安康 楚武利 吴艳辉《航空学报》,2018年第8期
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以NASA Rotor 67为研究对象,采用非定常数值模拟方法,开展缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性改善的研究,并且揭示缝轴向偏转角的变化对其扩稳能力和扩稳机理的影响。结果表明,不同轴向偏转角的缝均提高了压气机的稳定裕度,但是均降低了压气机的峰值效率。反叶片角向缝获得的稳定裕度改进量和峰值效率改进量分别约为24.22%和-1.19%。随着缝的轴向偏转角由负向正变化,缝的扩稳能力逐渐减弱,缝带来的峰值效率损失亦逐渐减少。流场分析表明,实壁机匣时,压气机的失速类型为叶顶堵塞形式的突尖型失速。通过感受叶片通道和叶顶吸/压力面的压差,反叶片角向缝对泄漏流进行抽吸和射流作用,一方面消除了泄漏流及其泄漏涡扩散带来的负面影响,另一方面激励了泄漏流,提高了泄漏流的速度,降低了泄漏流的总压损失,增强了叶片的做功能力。随着缝的轴向偏转角由负向正变化,由于缝能够利用的叶顶载荷从两个减成一个,缝的抽吸和射流作用均减弱,泄漏流的速度降低,泄漏流的总压损失提高,叶片的做功能力减弱,这就导致缝的扩稳能力减弱。
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16.
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可调进口导叶和叶片角向缝处理机匣相互作用的 被引次数：2
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楚武利 申凯《推进技术》,2014年第35卷第9期
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可调进口导叶和叶片角向缝处理机匣都能扩大压气机的稳定工作范围，为了分析同时采用这两种措施对压气机稳定性的影响及二者之间相互作用的机理，在单转子轴流压气机实验台上对不同导叶弯角下实壁机匣和叶片角向缝机匣进行了详细的实验测试。同时，对导叶弯角为+10°的每一种机匣结构和导叶0°的实壁机匣结构进行了数值模拟，数值模拟结果与实验结果符合良好，相对于导叶0°的实壁机匣，实验及数值模拟结果均表明，导叶正弯角结合叶片角向缝机匣处理结构能更好地扩大压气机的稳定工作裕度。对转子流场进行对比分析可得，导叶正预旋能抑制叶背气流的分离，提高压气机的稳定工作范围，但仍然没有改变转子叶尖部诱发失速的流动现象，而叶片角向缝主要是通过对叶顶气流的抽吸作用抑制了间隙泄漏流达到扩稳效果，因此耦合时能独立发挥各自的扩稳作用，从而能获得比单独使用任何一种方法都要更大的稳定工作范围的提升。
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17.
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高速压气机等离子体流动控制仿真研究 被引次数：1
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聂永正 吴云 田思濛 吴阳阳 马彩东 李应红《推进技术》,2017年第38卷第9期
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为了研究等离子体流动控制扩大压气机稳定性的流动机理，采用数值模拟方法研究了三种轴向等离子体激励方式对转速15200r/min，叶尖速度350m/s的高速压气机的扩稳特性。结果表明，对于轴向布置的三组等离子体激励器，其安装位置对单转子轴流压气机扩稳效果具有重要的影响，当第二组激励器位于叶尖前缘时扩稳效果最好。通过分析可知，等离子体气动激励能够显著改善叶顶负荷分布，抑制动量比的增加，改善泄漏涡的位置与形态，抑制泄漏涡向前缘的摆动，减小叶顶阻塞区域，最终扩大了高速轴流压气机的稳定工作范围。
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18.
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叶顶引气位置对自循环机匣处理扩稳能力的研究
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晏松 楚武利《推进技术》,2019年第40卷第12期
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为了探究自循环机匣处理的引气口位置在叶顶变化时对压气机稳定性的影响，以亚声速压气机孤立转子为研究对象，采用数值模拟的方法对3种叶顶不同引气位置的自循环机匣处理方案进行了扩稳能力的研究。结果显示，引气位置在叶顶沿轴向变化时，3种引气位置获得的流量裕度分别为5.43%，22.77%，18.23%，扩稳能力呈现出先增强后减弱的趋势，引气位置越靠近叶顶低速阻滞区核心，扩稳能力越强。对自循环机匣处理后的叶顶流场进行分析，可知在叶顶引气的自循环机匣处理的扩稳机理在于：通过抽吸叶顶处低速阻滞流体和抑制叶顶泄漏流动来改善叶顶区的流动状况，从而达到扩稳目的。
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19.
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桥式槽处理机匣的扩稳机理研究
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黄书超 袁巍 韩乐《航空发动机》,2018年第44卷第1期
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利用数值模拟的手段对桥式槽处理机匣的失速机制和扩稳机理进行研究。通过与实壁机匣和全通槽处理机匣的对比分析结果表明:叶尖泄漏和叶片吸力面的分离均会引起叶尖通道堵塞,进而诱发失速。在实壁机匣情况下叶尖泄漏流堵塞叶尖通道是诱发失速的主要原因;全通槽和桥式槽处理机匣均能减弱叶尖泄漏流强度,但是全通槽处理机匣加剧了吸力面的分离,这造成了较大的效率损失;而桥式槽处理机匣能够通过改变抽吸区和喷气区的面积大小控制泄漏流和分离流引发的流道堵塞,从而在裕度提升和效率损失之间取得平衡。研究表明:喷气区面积越大,叶尖攻角越大,吸力面分离越强,压气机效率越低;抽吸区面积越大,泄漏流越弱,压气机的失速裕度越大。
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20.
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多级轴流压气机变几何扩稳优化与性能约束分析 被引次数：1
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吴 虎 毛 凯 孙 娜《航空发动机》,2012年第38卷第6期
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为了提高多级轴流压气机在非设计条件下的稳定裕度,基于逐排基元叶片方法,应用恰当的损失和落后角模型,建立了预测多级轴流压气机特性工程方法,并将其与复合形优化方法相结合,给出了1种多级轴流压气机多静叶排调节扩稳算法,并应用于NACA 8级轴流压气机,取得了明显扩稳效果,数值计算进一步阐明了不同性能约束对变几何扩稳效果影响规律。结果表明:应用合理的性能约束进行优化,对提高多级轴流压气机非设计条件下稳定裕度有明显效果。
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