曹志鹏，兰发祥，张旭，夏天

风扇转子箍环与机匣间容腔的全三维数值模拟

曹志鹏，兰发祥，张旭，夏天

(中国燃气涡轮研究院，四川成都610500)

转子箍环结构能减小风扇尖部振动，但引入箍环结构后形成的尖部泄漏流会影响高负荷风扇的气动性能。首次利用全三维数值模拟方法，研究了转子箍环结构对风扇性能的影响。模拟过程中，采用多块网格技术，生成转子箍环与机匣间容腔复杂几何结构的网格。结果显示：泄漏流对转子尖部流动及总性能参数影响很大；优化的转子机匣容腔结构可有效减少泄漏流，改善转子尖部流动，提高总性能参数。

航空发动机；风扇转子；箍环；机匣容腔；泄漏流；三维数值模拟；IHPTET

1 引言

低展弦比、大前掠设计的风扇存在根部强度不足及尖部振动问题，采用转子箍环结构是解决这个问题的有效途径。美国IHPTET计划中，在有限寿命发动机验证机(JETEC)上验证了带冠前掠叶片风扇。威廉斯国际公司的XTL87前掠风扇(图1)采用碳纤维缠绕箍环结构，即在叶盘叶冠处采用有机复合材料(OMC)纤维缠绕成箍环，使叶盘重量减轻很多。发动机上的试验表明，风扇在效率、稳定裕度、进口畸变状态下的适应性和非设计点工作方面改善明显。

早在1994年，中国燃气涡轮研究院周拜豪等[1]就提出了开展带箍环两级压比4.3的高负荷风扇技术研究。该风扇的设计指标十分先进，超过了美国当时预研风扇的指标，特别是带碳纤维复合材料的整体叶盘研制在国内尚属首次，国际上这类新思想也处于刚起步状态。……