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2.5级压气机内部流场数值仿真及实验研究的开题报告
一、研究背景及意义
压气机是航空发动机中的重要部件，其功能是将进气的气体压缩，在燃烧室中加热并喷出形成气流，驱动涡轮及推进发动机工作。压气机的性能直接关系到发动机的工作效率、重量、寿命等因素，因此压气机的优化设计和性能研究一直是航空领域热门的研究方向。
内部流场对于压气机的性能有着重要的影响。流场的不均匀分布、剪切力、湍流等本质上都会影响到空气的压缩和进一步加热效果，直接影响到发动机的性能和效率。因此对压气机内部流场的分析和优化，有助于提高压气机的压缩效率、降低耗能、优化制造成本和提高发动机的综合性能等。
基于数值仿真的方法能够快速准确地预测压气机内部流场的变化，提高压气机的设计效率，降低试验成本和提高数据处理能力。因此，本研究选择了数值仿真和实验研究相结合的方式，对压气机内部流场进行研究。
二、研究目的和内容
研究旨在通过数值仿真和实验相结合的方式，深入探讨2.5级压气机内部流场问题，包括流场结构、湍流特性、返航损失、激波-边界层相互作用等因素的影响，增进对流场的理解，为奠定理论基础、提高压气机性能提供理论支持。
具体的研究内容包括：
1.选取适当的数值方法和计算模型，并进行数值仿真，分析压气机内部流场的流动特性、湍流特征、气动声特性等。
2.通过实验方法，建立实验模型，结合理论分析，对压气机的气流分布、流速、压力、温度等参数进行实时监测，获取实验数据，对数值仿真结果进行验证。
3.通过两种方案相结合的方式，探索优化压气机内部流场的方法，包括增加弯曲程度、调整叶轮叶片尺寸等，确定优化方案，并对不同方案的效果进行评估对比。
三、研究方法和技术路线
本研究采用数值仿真和实验相结合的方式进行，通过先进行数值仿真，进一步结合实验进行验证，最终得出对压气机内部流场的准确结论。本次数值仿真过程采用计算流体力学（CFD）软件，建立数值计算模型，并通过模拟计算分析出内部流场等相关物理量的分布。
数值计算过程中需要先进行网格划分，根据流场的特性进行合理的划分。网格的大小和网格数是影响计算结果的重要因素，应该根据实际情况进行合理的设计。网格划分完成后，进行定常或非定常的数值计算过程。计算时，应根据边界条件、初始条件以及计算边界限制条件进行设置。
在实验研究中，本研究将采用先进的测量和控制技术，建立实验模型，进行实时监测，获取实验数据，以此验证数值仿真结果。
四、预期研究成果
本研究预期成果包括：
1.建立2.5级压气机流场模型，进一步探讨压气机内部流场的特性和规律，以此为优化设计提供依据。
2.数值仿真和实验相结合，深入剖析压气机的气动特性，包括气流分布、流速、压力、温度等参数的分布和变化规律。
3.通过改变流场结构，提出优化压气机的方案，并对不同方案进行评估和验证，为提高压气机工作效率、降低能耗、减少损失等提供理论支持和技术基础。
五、预期研究意义
研究成果能够为航空发动机的研制和制造提供理论支持和技术基础，推动我国空气动力学领域的发展。同时，将推动现代制造技术与航空领域的深度融合，加快压气机优化设计和提高性能的进程。最终，研究成果将为提高飞行器的性能提供重要参考，促进中国航空事业的发展。