利用导流叶片抑制过渡段内流动分离的方法

摘要

本发明是一种利用导流叶片抑制小涵道比航空涡轮风扇发动机压缩系统过渡段内流动分离的方法。该发明将导流叶片置于压气机过渡段内壁第一个弯道处，通过改变导流叶片积叠线与径向线的周向夹角，形成与过渡段弯道处原有压力梯度相反的叶片力，从而减小该位置处的流向压力梯度，抑制过渡段内的流动分离。由于该方法可以抑制过渡段内流动分离，因此可以增大过渡段的弯曲程度，从而减小过渡段长度。同时，该方法将导流叶片放置于过渡段内，节省了原导流叶片所占用的空间，有利于减小整个压气机的长度。预计采用该方法后过渡段长度可缩短约20％，对发动机推重比的贡献约为1％。

主权项

1、一种利用导流叶片抑制小涵道比航空涡轮风扇发动机压缩系统过渡段内流动分离的方法，其中该过渡段由连接风扇出口轮毂及高压压气机进口轮毂的具有两个弯道的内壁面及外机匣组成，并且该过渡段空间内布置有承力支板、分流环及导流叶片，该方法的特征在于，将导流叶片安排在过渡段内壁面第一个弯道处，并且使导流叶片积叠线与径向线在圆周方向上呈一定夹角，该角度的确定方法如下：(1)过渡段弯道处径向压力梯度的确定$\frac{\partial p}{\partial r}=\frac{{{\mathrm{\rho W}}_m}^2}{R_m}---\left(a\right)$其中p为压力，r为半径，ρ为气体密度，Wm为子午面气流速度，Rm为过渡段第一个弯道的最小曲率半径；(2)导流叶片叶片力Fb的确定$F_b=\frac{W_m}{r}\frac{d\left(C_{u}r\right)}{\mathrm{dz}}---\left(b\right)$其中Cu为气流的周向分速度；(3)导流叶片积叠线与径向线的角度确定若叶片力恰好与流道径向压力梯度抵消，则$F_b\sin {\beta }_d=\frac{\partial p}{\partial r}$即$\sin {\beta }_d=\frac{\partial p}{\partial r}/F_b$从而得到${\beta }_d=\arcsin (\frac{\partial p}{\partial r}/F_b)---\left(c\right)$其中βd为最佳的导流叶片积叠线与径向线的夹角，但考虑到该角度在βd附近仍能发挥作用，因此导流叶片积叠线与径向线的实际夹角β的取值范围适当扩大，取0＜β≤1.5βd。