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不同参数端壁翼刀对跨音速压气机环形叶栅二次流影响的数值研究
摘要：
本文研究了不同参数的端壁翼刀对跨音速压气机环形叶栅二次流的影响。通过数值模拟的方法，对不同参数的端壁翼刀进行了模拟，并对压气机的二次流进行了分析。研究结果表明，端壁翼刀可以有效地减小压气机环形叶栅二次流的影响，并在一定程度上提高压气机的效率。
关键词：跨音速压气机，环形叶栅，端壁翼刀，二次流
引言：
跨音速压气机是航空发动机中重要的部件之一，它的压气能力决定了发动机的性能。环形叶栅是压气机中最具有挑战性的部件之一，因为它容易引起二次流现象，这会极大地影响压气机的效率和稳定性。很多研究表明，环形叶栅二次流的存在会导致压气机叶片损坏和性能下降等问题。因此，减小环形叶栅二次流的影响是压气机研究中的重要问题。
端壁翼刀是一种被广泛应用的解决环形叶栅二次流问题的方法。端壁翼刀的作用是通过改变叶栅两端的间隙，将主流气流引导到叶栅内部，减小二次流的影响。然而，端壁翼刀参数的选择对其功效产生了很大的影响，因此本文研究了不同参数的端壁翼刀对跨音速压气机环形叶栅二次流的影响，旨在提供对优化翼刀设计的指导。
方法：
本文采用计算流体力学（CFD）方法模拟了跨音速压气机的流场，并对不同参数的端壁翼刀进行了模拟。模拟中采用的是非定常雷诺平均N-S方程和双方向流动模型。模拟中考虑了跨音速压气机的进口流动场、转子和定子叶片的流场以及叶栅下游的流场。模拟的边界条件为：入口速度为M=0.7，出口静压为恒定值，底部壁面为无滑移壁面，喷嘴顶端为自由表面。
结果与讨论：
模拟结果表明，端壁翼刀可以有效地减少跨音速压气机的环形叶栅二次流影响。通过分析不同参数的翼刀在压气机中的表现，得到以下几点结论：
1.翼刀高度对减少二次流影响效果明显。
在翼刀高度一定时，增大翼刀倾角可以增强其对二次流的剪切作用，减少二次流的影响。高度相同的翼刀，增大倾角可以减小压气机叶片与翼刀的间隙，从而降低气流泄漏现象，减小二次流影响。
2.翼刀间隙对减少二次流影响效果显著。
翼刀间隙是指翼刀与叶片尖端之间的距离，它决定了翼刀的剪切作用和气流泄漏现象。当翼刀间隙过大时，主流气流可以通过翼刀间隙直接进入二次流，导致二次流的影响减小；但当翼刀间隙过小时，翼刀与叶片之间会出现摩擦和干涉现象，影响翼刀的剪切作用和减小气流泄漏的作用，从而影响其减小二次流的效果。
3.翼刀长度对减少二次流影响效果有限。
翼刀长度是指翼刀沿叶片周向的长度。翼刀长度对减少二次流影响的效果不如高度和间隙明显，但它可以影响翼刀的剪切作用、气流泄漏和顶端流场的分布，进而影响其减少二次流影响的效果。
结论：
通过研究不同参数的端壁翼刀对跨音速压气机环形叶栅二次流的影响，得出了几点结论：
1.端壁翼刀可以有效地减小压气机环形叶栅二次流影响。
2.翼刀高度是十分关键的参数，决定了翼刀的剪切作用和减小气流泄漏的作用。
3.翼刀间隙对减少二次流影响的效果显著，但不宜过小。
4.翼刀长度可以影响其减少二次流影响的效果，但影响较小。
这些结论对优化端壁翼刀的设计具有一定的指导意义，也为跨音速压气机环形叶栅二次流问题的解决提供了一些思路。