[发明专利]高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法

说明书

本发明涉及一种高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法，基于附面层抽吸流动控制方法实现，包括：所述非定常振荡抽吸流动控制方法引入合成射流技术作为人为非定常激励，促发附面层抽吸流动控制中的吸气流量产生周期性振荡变化，进而在抽气过程中引入非定常激励效应，调节流场的非定常特性。本发明方法可以达到有效抑制流道内复杂三维流动分离的目的，并降低损失，增大折转角，从而能够大幅度提升压气机的气动性能，减少流动堵塞。

技术领域

本发明涉及压气机附面层抽吸流动控制技术领域，尤其涉及一种高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法。

背景技术

当代高性能航空飞行器强调的高机动性、高飞行速度、短距离起降等性能要求，必将主导航空发动机继续向着高推重比的方向迈进。为了满足推重比的发展需求，压气机在满足效率与失速裕度的前提下始终向着减少级数、提升级负荷的方向发展。单级压比的提高不外乎两种方式：一是提高叶片速度；二是增加扭速，提升叶栅负荷。由于受到叶片材料和结构强度的限制，叶片速度不能无限制提高。要实现更高的单级压比就要求大幅提升级负荷。压气机级负荷的提升一方面会提高单级压比，但同时会引发流道中逆压力梯度大大增强，使得附面层厚度迅速增长，低能流体积聚，从而引发压气机喘振甚至失速。为解决高负荷压气机叶栅中的流动分离问题，研究人员提出各种主动、被动流动控制方法，包括叶片三维造型(弯扭掠)、等离子激励、附面层吹吸气等等。基于以上流动控制方法，高效高负荷压气机设计得以实现。

附面层抽吸技术是未来能够大幅提升压气机负荷水平的重要技术途径之一，具有巨大的应用潜力。但是依目前附面层抽吸技术的发展现状来看，相对于巨大的应用潜力，其突出的技术局限性同样不可忽视。附面层抽吸的控制效果强烈地依赖于特定的控制参数，因此固定的附面层抽吸位置以及在给定工况下定常的附面层抽吸方式，导致变工况条件下的附面层抽吸难以得到满足设计要求的流动控制效果。

施加附面层定常抽吸(保持抽吸流量恒定)控制时，流场的非定常特征迅速弱化并呈现准定常的发展趋势，并且附面层定常抽吸的控制效果越明显，上述规律表现的越突出，即附面层定常抽吸在成功实现流动控制的同时其自身的定常属性也被同步附加给待控流场。附面层定常抽吸极为敏感的变工况适应性可能正是源于其对流场非定常特征的弱化。因此，将流体的非定常特性与定常抽吸技术有机结合，会进一步提升附面层抽吸技术控制分离流动的效果。

目前，在高负荷压气机可调静叶或悬臂式静叶中，叶尖间隙泄漏流的存在常引发流动堵塞、匹配、损失增大等一系列问题。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的流动控制方法，通过合成射流技术将流体的非定常特性引入到现有的附面层抽吸技术中，以实现对间隙流动的合理控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中叶尖间隙泄漏流的存在会引发流动堵塞，造成气动性能差的缺陷，提供一种高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法，基于附面层抽吸流动控制方法实现，包括：

所述非定常振荡抽吸流动控制方法引入合成射流技术作为人为非定常激励，促发附面层抽吸流动控制中的吸气流量产生周期性振荡变化，进而在抽气过程中引入非定常激励效应，调节流场的非定常特性。

在根据本发明所述的高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法中，所述吸气流量的周期性振荡变化通过调节控制参数实现调控。

在根据本发明所述的高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法中，所述合成射流技术通过以下方式引入：

在所述附面层抽吸流动控制的引气系统管道上加装合成射流激励器。

在根据本发明所述的高负荷压气机附面层非定常振荡抽吸流动控制方法中，所述合成射流激励器包括腔室，所述腔室通过能够形成射流的狭窄出口与所述引气系统管道连通。