[发明专利]一种对涡旋流畸变发生器

说明书

提供一种对涡旋流畸变发生器，包括叶片、机匣、圆环。叶片共11个，分别为：(1)中间位置的五个叶片，五个叶片形状、大小、叶片弯曲程度各不相同，每个叶片的叶型剖面均为叶盆朝下，叶背朝上；叶片弯曲角度关于叶片中心左右对称；(2)位于左右两侧呈对称分布的三对叶片(6)，其呈镜像结构，对称分布，采用前掠布局；十一个叶片的叶型均为CDA叶型。支撑小圆环与机匣(7)二者起固定和支撑叶片的作用。本发明能够有效抑制气流分离，降低流动损失，总压恢复系数从0.977提高至0.999；前掠布局有效降低各叶片之间的相互影响，使得流场分布与目标流场更加接近。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体是一种产生对涡旋流的畸变发生器。

背景技术

在高转速条件下，发动机性能与进气道来流的品质密切相关，这使得进气道与发动机相容问题成为飞机推进系统中的重要研究内容。为了提升隐身性能以及降低飞行阻力，现代战斗机普遍采用翼身融合体(hybrid wing body，HWB) 以及S弯进气道，但这种构造会导致发动机进口产生严重的旋流畸变，对压气机性能和稳定性造成严重影响，具体表现为：发动机的稳定工作裕度降低，引起发动机的喘振和失速。因此减少甚至消除旋流畸变对压气机性能和稳定性的影响，提升发动机的性能早已成为燃气涡轮发动机设计面临的主要问题。

狂风战斗机设计之初，由于旋流畸变的影响，导致在试飞过程中出现喘振的现象。此后，为避免类似事故的发生，研究人员设计了可以产生旋流畸变的旋流畸变发生器，并进行地面试验，以研究旋流畸变对发动机性能和稳定性的影响。

国内外有以下代表人物，曾设计旋流畸变发生器并开展旋流畸变相关研究：

Govardhan设计了一种叶片式旋流畸变发生器，采用类似于发动机进口导流叶片的转向叶片来产生整体涡旋流畸变。南航姜健等设计了一种叶片式旋流发生器，通过改变叶片构型和布局能够产生不同强度的整体涡及偏移对涡。屠宝锋设计了一款可调叶片式旋流畸变发生器，通过改变叶片组数和叶片出口转角来改变旋流的种类和强度。

Sheoran和Bouldin设计了一种腔室型旋流畸变发生器。通过改变腔室中的挡板能够产生一般结构形式的整体涡、对涡以及偏移对涡。但无法对旋流畸变发生器进行精确控制以产生具有特定结构形式的旋流畸变。

以上这两种旋流畸变发生器都只能产生一般类型的整体涡或对涡旋流畸变，且叶片式旋流畸变发生器调节复杂，精度不高；腔室型旋流畸变发生器控制难度大。

空军工程大学的张磊曾在叶片式旋流畸变发生器基础上设计出一种对涡旋流畸变网，其优点是能够针对目标旋流速度矢量场设计旋流畸变网来产生期望结构形式的旋流畸变，解决了已有对涡旋流畸变发生器调节复杂，精度不高，腔室型对涡旋流畸变发生器控制难度大且精度不高的问题。但是经过分析，该畸变发生器存在如下不足：

1)气流流过叶片时流动损失和总压损失较大；

2)对于标准对涡流场的复现精度不高。速度矢量与旋流角的分布与目标流场有较大差距，速度矢量分布不均匀，在涡核处，旋流强度小于目标流场。

经过分析，发现是由于所采用的翼型以及叶片布局方式的原因。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对涡旋流畸变发生器，包括：叶片、机匣、圆环；

其中叶片共11个，分别为：