机匣处理国内外研究现状.pdf

自 1970 年 Koch[41]在实验中偶然发现机匣处理的扩稳效果以来，国内外研究人员已经对此开展了大量研究工作，提出了多种具有扩大压气机/ 风扇稳定裕度的机匣处理结构，积累了大量有价值的实验数据总体上讲， 典型的机匣处理可以分为槽类机匣处理、缝式机匣处理以及组合前两种形式的新型处理结构槽类机匣处理就是在机匣上沿压气机周向开数条直槽，在保证效率不降低或者降低很小的前提下失速裕度增加10％以内；而缝式机匣处理可分为周向倾斜缝、轴向缝和叶片角向缝三类，有实验结果[42,43]显示无论是对于亚音速转子还是跨音速转子，该机匣处理结构都能获得20％的失速裕度增幅，但是以牺牲较大的效率损失为代价下图显示了四种典型的机匣处理结构图四种典型机匣处理结构近几年设计人员提出在轴流压气机上采用非轴对称端壁结构( 如图所示 ) ， 即周向凹凸面替代原有的轴对称光滑端壁面这种结构能够降低损失的关键原因是改变了端壁附近周向和轴向的压力梯度，抑制角区分离和叶尖泄漏涡西工大卢家玲[44]的研究结果表明，合理的非轴对称端壁结构能够在保证压气机压比和效率不下降的前提下，失速裕度提高五个百分点图 非轴对称端壁造型目前，机匣处理已经逐步纳入到高性能航空燃气轮机的设计体系中，和多级轴流压气机导叶和静压可调、 双转子或三转子设计等一起，成为航空发动机风扇或压气机性能调节的首选措施之一[45]。

但是对于机匣处理扩稳机理上的研究依然落后于其在工程应用上的进展机匣处理的研究工作正主要集中于合理解释机匣处理的扩稳机理以及对压气机性能的影响等问题；深入研究处理机匣与压气机转子通道之间的耦合流动；针对压气机的气动要求和失稳机制合理的设计机匣处理被动控制，减小机匣处理设计的盲目性；建立处理机匣模型和校验数据库，提高处理机匣模型的预测能力和精度[41] Koch CC. Experimental Evaluation of Outer Case Blowing or Single Stage Axial Flow Compressor[R]. NASA,CR-54592,1970. [42] Baily E E. Effects of grooved casing treatment on the flow range capability of a single stage axial-flow compressor[R]. NASA TM X-2459,1972. [43] 刘志伟 . 关于周向槽机匣处理的若干观测[J].西北工业大学学报,1985,3(2):207~217. [44] 卢家玲，楚武利，刘志伟. 轴流压气机非轴对称机匣造型的研究[J].工程热物理学报，2009,30(2):209~213. [45] 卢新 根，楚武利，朱俊强等. 轴流压气机机匣处理研究进展及评述 [J].力 学进展,2006,36(2):222~232. 。