冯俊达, 朱铭敏, 羌晓青, 滕金芳

(上海交通大学航空航天学院，上海 200240)

机匣处理作为一种被动的流动控制手段，可以改善压气机转子叶尖的流场和拓宽失速裕度，因而在航空发动机中有着广泛的应用。随着计算机技术的发展，近年来研究人员开始利用计算流体力学对压气机机匣处理的流场进行更为全面的探究。Gourdain等[1]和王立等[2]利用数值模拟技术分别对安装机匣处理的亚声速转子流场进行研究。何文博等[3]和Zhu等[4]则分别对安装了机匣处理的跨声速转子进行了三维数值模拟。上述研究发现，机匣处理可以不同程度地改善失速裕度。Wilke等[5]对一种半圆缝式机匣处理进行数值模拟研究，发现该机匣处理可以有效地提升压气机的失速裕度，但会降低效率。接着，Danner等[6]对半圆缝式机匣处理进行实验和数值模拟的探究结果表明，这种机匣处理在拓宽失速裕度的同时，在100%转速下峰值效率也得到了提升。由此可以看出，半圆缝式是一种很有潜力的机匣处理构型。

在叶尖流场的动量分析方面，Cameron等[7]和Hewkin-Smith等[8]采用转子叶尖间隙的泄漏流轴向动量描述泄漏流强度，并以此为根据判断对应工况与失速边界的距离。Du等[9]提出利用泄漏流动量与通道主流动量之比判断叶尖的失速行为。南希[10]和Ross等[11]则采用轴向动量研究周向槽机匣处理对叶尖流动的影响。因此，动量分析是一种分析叶尖流场比较有效的工具，但在缝式机匣处理的流场中应用较少。

因此，以数值模拟为基础，采用动量输运的方法，对跨声速压气机转子叶尖间隙动量以及半圆缝式机匣处理缝开口动量进行分析，进而得出转子叶尖间隙流动与处理缝流动之间的相互作用关系。……