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摘要：本发明公开了一种抑制航空发动机涡轮叶片表面边界层流动分离的方法，目的是解决现有对航空发动机涡轮流动控制传统方案存在的一些问题。流动控制分为主动控制与被动控制，传统的被动控制方案不够灵活且对涡轮自身流动条件依赖性高。对于非定常的流动环境效果难以得到保证。主动控制手段需要外界能量的输入及相应的控制回路,实现起来复杂且成本高。带来结构复杂、重量大等问题，本发明针对高负荷低压涡轮本身客观存在着叶片振动的实际情况，通过直接施加一定振动频率或者使原本振动条件改变以避开某一频率或者保证叶片振动频率在某一个安全且对流动有益的区间内，可以抑制涡轮叶片表面的流动分离，从而降低或延迟分离及转捩过程中的湍流脉动水平，降低总压损失，从而提高及改善低压涡轮的气动性能。

主权项：1.一种抑制航空发动机涡轮叶片表面边界层流动分离的方法，其特征在于，所述抑制方法至少包含以下步骤：SS1.根据航空发动机的巡航高度和低压涡轮的工作环境，获得低压涡轮的工作压力及表征空气来流湍流程度的工作雷诺数Re；SS2.基于步骤SS1计算得到的低压涡轮的工作压力及工作雷诺数，建立低压涡轮在高空环境下的CFD数值模拟仿真模型，并在该CFD数值模拟仿真模型的基础上，设定多组不同的振动模式、振动幅度及折合振动频率，以充分模拟低压涡轮在气动条件下的振动特性，所述振动模式为低压涡轮叶片在不同频率下的形变方式，所述折合振动频率为在考虑了气流对振动的影响后，低压涡轮叶片的实际振动频率；SS3.基于步骤SS2所建立的低压涡轮在高空环境下的数值模拟仿真模型，在不考虑振动影响的前提下，通过数值模拟仿真并辅以理论分析的方式对高空环境下低压涡轮叶片的流场进行数值模拟，获得低压涡轮叶片在高空环境下的二维流动特征及重要气动性能参数，所述重要气动性能参数至少包括叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失，所述二维流动特征至少包括气流在低压涡轮叶片平面内的速度分布、压力分布和或温度分布情况，所述分离泡尺寸用于表征气流在低压涡轮叶片表面由于逆压力梯度而形成的层流分离区域的大小，所述总压损失用于表征气流通过低压涡轮叶片后的总压与进口总压之间的差值，以反映低压涡轮叶片对气流做功的效率；SS4.基于步骤SS2所建立的低压涡轮在高空环境下的数值模拟仿真模型，并基于所设定的振动模式、振动幅度及折合振动频率，在考虑振动影响的前提下，通过数值模拟仿真并辅以理论分析的方式，获得低压涡轮叶片由于振动激励所引起的流场变化，得到振动对流动分离产生的影响，建立叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失与叶片折合振动频率之间的关系；SS5.基于步骤SS4所建立的叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失与叶片折合振动频率之间的关系以及步骤SS3所获得的无振动影响时叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失情况，对二者进行对比分析，获得低压涡轮叶片在高空环境下叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失最小时的最佳叶片折合振动频率；SS6.根据步骤SS5对比分析后所获得的使低压涡轮叶片在高空环境下叶片表面边界层的分离泡尺寸及低压涡轮叶片的总压损失最小所对应的最佳叶片折合振动频率，通过激振方式对低压涡轮叶片施加或者利用其他方式将振动的主要振频控制在最佳叶片折合振动频率附近的振动以最大程度减少低压涡轮叶片在高空环境下的叶型损失。

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百度查询： 中国科学院工程热物理研究所 一种抑制航空发动机涡轮叶片表面边界层流动分离的方法