几何偏差对可控扩散叶型性能影响规律及机理

doi:10.7527/S1000-6893.2024.30565

航空发动机气动热不确定性专栏

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几何偏差对可控扩散叶型性能影响规律及机理

孟德君¹^,²(), 史文斌², 刘佳鑫³^,⁴, 徐朋飞², 王丁喜¹, 于贤君³

^1.西北工业大学国家卓越工程师学院，西安 710072
^2.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳 110015
^3.北京航空航天大学航空发动机研究院，北京 102206
^4.中国民用航空适航审定中心，北京 100102

收稿日期:2024-04-22 修回日期:2024-05-13 接受日期:2024-06-17 出版日期:2024-10-15 发布日期:2024-07-01
通讯作者: 孟德君 E-mail:762406405@qq.com
基金资助:
国家级项目

Influence of geometric variation on aerodynamic performance of controlled diffusion airfoil

Dejun MENG¹^,²(), Wenbin SHI², Jiaxin LIU³^,⁴, Pengfei XU², Dingxi WANG¹, Xianjun YU³

^1.National Elite Institute of Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China
^2.AECC Shenyang Engine Research Institute，Shenyang 110015，China
^3.Research Institute of Aero-Engine，Beihang University，Beijing 102206，China
^4.CAAC Airworthiness Certification Center，Beijing 100102，China

Received:2024-04-22 Revised:2024-05-13 Accepted:2024-06-17 Online:2024-10-15 Published:2024-07-01
Contact: Dejun MENG E-mail:762406405@qq.com
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摘要/Abstract

摘要：

为了研究几何偏差对叶型性能的影响规律和机理，采用Hicks-Henne函数模化叶型轮廓度偏差、轮廓度变化率偏差，并叠加在可控扩散叶型（CDA）上，对偏差叶型进行了S1流面数值计算。计算结果表明，轮廓度变化率较小时，叶型性能随正负轮廓度偏差幅值的变化趋势是对称的，但轮廓度变化率较大时，正负轮廓度偏差均会导致叶型性能下降，正偏差的影响超过负偏差。几何偏差造成的附面层局部分离甚至提前转捩是叶型性能降低的主要原因。基于上述研究建立了CDA叶型几何偏差敏感区，敏感区域包括距离前缘5%弦长以内的叶型区域及附面层转捩点之前的吸力面区域。偏差敏感区有利于改进加工公差准则，降低压气机气动性能风险。

关键词: 可控扩散叶型, 轮廓度, 轮廓度变化率, 损失, 攻角范围

Abstract:

This paper conducts research on the law and mechanism of influence of local geometric variations on airfoil performance. The Hicks-Henne function is used to model the contour variation and contour gradient variation of Controlled Diffusion Airfoil （CDA） to perform S1 stream surface numerical calculation. The calculation results indicate that the trend of variation of blade performance with positive and negative airfoil contour variation amplitude is symmetrical， when airfoil contour gradient variation is small. However， when airfoil contour gradient variation is large， both positive and negative airfoil contour variations lead to a decrease in airfoil performance， and influence of positive variations surpasses that of negative variations. Boundary layer separation and even transition in advance caused by geometric variations is the major reason for the decrease in airfoil performance. Based on the research results， the sensitive regions for CDA are established， which are within 5% chord from the leading edge and the suction surface before boundary layer transition. The variation sensitive regions are conducive to improving processing tolerance criteria and reducing the aerodynamic performance risk of compressors.

Key words: controlled diffusion airfoil, airfoil contour, airfoil contour gradient, loss, incidence angle range

中图分类号:

V231.3

孟德君, 史文斌, 刘佳鑫, 徐朋飞, 王丁喜, 于贤君. 几何偏差对可控扩散叶型性能影响规律及机理[J]. 航空学报, 2024, 45(19): 630565.

Dejun MENG, Wenbin SHI, Jiaxin LIU, Pengfei XU, Dingxi WANG, Xianjun YU. Influence of geometric variation on aerodynamic performance of controlled diffusion airfoil[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(19): 630565.

图/表 20

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

参数	数值
弦长/mm	30.75
进口叶型角/（°）	44.2
雷诺数	6.1×10⁵
稠度	1.655
扩散因子	0.401
进口马赫数	0.71

编号	A/mm	B
N1	±0.04	30B_max
N2		10B_max
N3		5B_max
N4		2B_max
N5		B_max

编号	B	A/mm
M1	30B_max	±0.08
M2	30B_max	±0.04
M3	30B_max	±0.02
M4	2B_max	±0.08
M5	2B_max	±0.04
M6	2B_max	±0.02

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Influence of geometric variation on aerodynamic performance of controlled diffusion airfoil

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