陈欢欢, 周正贵

(南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016)

航空发动机朝着高推重比、低耗油率和高可靠性方向发展，风扇/压气机应具有更高的效率、负荷和裕度。转子叶尖间隙是影响压气机性能的主要因素，而超音压气机转子的展弦比较低，同时叶尖区存在着激波、叶尖泄漏流、端壁附面层与叶片吸力面附面层等的相互作用，叶尖间隙对压气机性能的影响也更加严重。

外国学者对叶尖间隙流动展开了大量的实验和数值研究，Lakshminarayana等[1]研究发现叶尖泄漏流与通道涡的方向相反，二者相互制约；Inoue等[2]对不同叶尖间隙下的压气机转子展开研究，发现叶尖泄漏涡的形成点与机匣静压值最低点对应，泄漏涡运动轨迹与机匣上的静压斜槽相对应；Smith[3]对某低速压气机的研究表明：叶尖间隙的增加会导致压气机裕度降低；Adamczyk[4]等研究发现叶尖泄漏涡和通道激波对风扇失速起决定性作用，具体表现为前缘泄漏涡穿过激波，二者相互作用产生的堵塞会导致失速。

中国学者对叶尖泄漏流也进行了相应研究。韩少冰等[5]首次提出在压气机转子叶尖增设小翼的理念，通过系统研究发现在低速转子中可以选择合适的小翼结构达到降低叶尖损失的目的；张凯晨等[6]针对某四级重复大尺度轴流压气机进行数值研究，比较了不同叶尖间隙下设计点与非设计点的流动差别，对叶尖损失的机理进行了详细分析。敬荣强等[7-8]对某高负荷跨音压气机进行三维流动数值模拟，研究发现随着叶尖间隙增大，激波后堵塞区径向、轴向尺度增大，压气机压比、效率和流量降低。……