機匣處理縫開度對壓氣機擴穩的機理

總結性報告，他們實驗測試了各種周向槽、傾斜縫、葉片角向縫的擴穩效果后認為縫類機匣處理的擴穩效果要好于槽類機匣處理。正是由于縫類機匣處理結構簡單擴穩效果好，對其的研究展開的也較多。Morley[7]在一個跨聲壓氣機上驗證了縫類機匣處理開度對其擴穩效果的影響，結果發現隨著機匣處理縫開度的減小峰值效率降低的幅度更小。半圓斜縫機匣處理由于其幾何外形使縫腔內的總壓損失最小化[8]，且有效的增加擴穩裕度[9]，所以受到了眾多學者的關注。Wilke[10]在一個跨聲轉子上用非定常方法探索了不同軸向位置的半圓斜縫機匣處理對轉子擴穩能力、效率和對葉頂流場的影響。機匣處理相對轉子處于下游時，壓氣機的擴穩能力得到了有效的提高同時效率有所下降。擴穩效果主要是由機匣處理對葉頂間隙泄漏流的影響及縫內形成的渦的作用產生的。該渦抽吸了轉子通道下游的堵塞氣流并在轉子前后壓差的作用下把它們從上游噴出匯入主流。機匣處理縫使轉子對流經縫的氣流的持續加功，并使通道激波往下游移動，這些因素的共同作用降低了轉子的效率。機匣處理相對處于上游時，轉子在保持相同的擴穩能力同時提高了效率，詳細的流場分析表明此時機匣處理削弱了間隙泄漏渦減弱了對通道主流造成的摻混損失。Hembera[11]針對轉子葉頂堵塞型失速的Darmstadt Rotor 1設計了4種不同幾何尺寸的半圓斜縫機匣處理，通過數值計算發現在100%設計轉速下（跨聲）標準尺寸的半圓斜縫機匣處理不但能有效地擴穩提高流經轉子氣流的壓比而且還稍微的提高了轉子的效率，而80%設計轉速下（亞聲）標準尺寸的半圓斜縫機匣處理有效地提高了轉子的穩定工作范圍同時提高流經轉子氣流的壓比，但由于縫內回流帶來的損失不足以補償祛除低速氣流帶來的收益，所以降低了轉子的效率。Brignole

[12]為了探索跨聲速軸流壓氣機中通道流動與機匣處理縫的關系，設計了4種半圓斜縫機匣處理，并通過非定常計算方法對一級帶不同機匣的壓氣機進行了數值研究和實驗確認，結果表明它們都擴大了壓氣機的穩定工作范圍和設計點效率，同時整個流量范圍內的總壓比都有所提高?？p中的氣流重新從轉子前緣進入通道的上游，減弱了轉子葉頂形成的三維流動，對三維流動的強烈抑制是機匣處理擴穩的原因，同時這也改善了壓氣機級的效率。實驗著重分析了縫對靜子進口氣流相關參數的影響和縫內氣流循環對壓氣機性能的影響并定義了相關的參數衡量縫內氣流循環的效率。但只研究了2個縫開度對一級壓氣機性能的影響，對縫開度對壓氣機性能的影響不夠充分。然而，盡管經歷了多年的研究，半圓斜縫機匣處理的研究仍然存在不足之處，如機匣縫開度對壓氣機性能影響的研究較少涉及。顯然，如果能夠知道機匣處理縫開度對壓氣機葉頂區域的流動變化情況、流動堵塞的影響及其背后的流動機理、對壓氣機特性的影響，對于在壓氣機上合理的應用機匣處理擴大壓氣機的穩定裕度、優化壓氣機的性能都是很有意義的。研究了3種不同開度的半圓斜縫機匣處理對壓氣機擴穩能力的影響，著重于分析縫對轉子葉頂間隙泄漏流相關參數的影響，及其帶來的轉子性能的變化；豐富了半圓斜縫機匣處理的研究，為使用機匣處理對壓氣機進行擴穩提供一些指導原則。