□ 李 斌 □ 张江伟 □ 张 雨

中国航发西安航空发动机有限公司 西安 710021

1 研究背景

发动机中轴流压气机的内部流场是非常复杂的三维周期性非定常流动,存在多种形式的流动分离和二次流等,在非设计状态下,往往还存在失速和喘振等不稳定工况[1]。轴流压气机内部流场数值仿真研究已成为叶轮机械气体动力学领域的热点问题之一。轴流压气机的工作状况一般由进口压力、进口温度、空气流量、转速决定,在进气和转速不变的条件下,轴流压气机的特性就是压比、工作效率与空气流量的关系。转速一定时,随着空气流量的减小,压比增大,在某一流量点达到最大值,随后随着流量减小而减小。如果进一步减小流量,那么轴流压气机会失稳,进入失速或喘振状态,各转速临界点连线形成轴流压气机的喘振边界。在临界转速下,发动机共同工作线与轴流压气机喘振边界较接近,在此工况下,轴流压气机容易发生失速或喘振[2-6]。

某单转子涡流喷气发动机厂内试车时,稳定性余量检查不合格。由经验判断,不合格主要原因为轴流压气机。该发动机为航空发动机第一代产品,加工公差大,转子叶尖间隙范围大。根据轴流压气机原理,叶尖间隙容易产生二次流,对轴流压气机的稳定性有较大影响[7-10]。为解决该型发动机稳定性余量检查不合格问题,避免大规模排查故障工作,笔者对轴流压气机转子叶尖间隙影响进行研究,为发动机排查故障及控制措施制订提供依据。……