典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31651

流体力学与飞行力学

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典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验

李瑞宇¹^,², 蔡明³, 欧阳波¹, 高丽敏¹^,²(), 刘波¹, 刘宝杰⁴

^1.西北工业大学动力与能源学院，西安 710072
^2.西北工业大学四川天府新区西工大先进动力研究院，成都 610299
^3.中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安 710089
^4.北京航空航天大学航空发动机研究院，北京 100191

收稿日期:2024-12-11 修回日期:2024-12-24 接受日期:2025-01-10 出版日期:2025-02-06 发布日期:2025-02-06
通讯作者: 高丽敏 E-mail:gaolm@nwpu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52106053);国家自然科学基金(92152301);国家科技重大专项（2017-Ⅱ-0001-0013）;国家重点实验室基金(2023-JCJQ-LB-070);空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室基金(RAL202402-5)

Standard cascade test for typical high-load and large turning angle compressor arfoils

Ruiyu LI¹^,², Ming CAI³, Bo OUYANG¹, Limin GAO¹^,²(), Bo LIU¹, Baojie LIU⁴

^1.School of Power and Energy，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China
^2.Advanced Power Research Institute，Northwestern Polytechnical University，Chengdu 610299，China
^3.AVIC The First Aircraft Institute，Xi’an 710089，China
^4.Research Institute of Aero-Engine，Beihang University，Beijing 100191，China

Received:2024-12-11 Revised:2024-12-24 Accepted:2025-01-10 Online:2025-02-06 Published:2025-02-06
Contact: Limin GAO E-mail:gaolm@nwpu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52106053);National Key Laboratory of Aircraft Configuration Design(2023-JCJQ-LB-070);Rotor Aerodynamics Key Laboratory(RAL202402-5);National Science and Technology Major Project （2017-Ⅱ-0001-0013）

摘要/Abstract

摘要：

可靠、完备的压气机平面叶栅试验数据是高负荷压气机设计体系建设和数值方法准确性验证的重要前提。面向高负荷压气机设计体系建设对大弯角标准叶栅试验数据的需求，针对中国自主知识产权叶栅试验数据缺乏、已公开数据难以满足高负荷设计需求以及缺乏流场品质检测导致数据难以正确使用的问题，经国家科技重大专项组研究讨论，借助于西北工业大学在平面叶栅风洞流场品质的影响机理和调控策略的研究成果，基于中国自主设计和构建的高负荷大弯角压气机叶栅NPU-28（叶型弯角43.5°、稠度1.72、扩散因子0.5），开展标准化叶栅试验研究，旨在建立现代高负荷压气机标准叶栅模型。试验获得了来流马赫数0.4、攻角-10.9°~5.1°范围内9个工况下的叶栅攻角特性、叶片表面等熵马赫数以及叶栅通道出口总压损失系数和出气角等丰富的试验数据，提供了流场品质参数（来流马赫数不确定度、轴向速度密度比以及出口周期性指数）、测量位置、试验工况和来流湍流度等完整的试验信息，目前已支撑中国压气机叶型设计体系的建设。

关键词: 压气机叶栅, 平面叶栅风洞试验, 高负荷, 大弯角, 风洞标准模型

Abstract:

Reliable and comprehensive compressor cascade test data are essential for establishing high-load compressor design systems and verifying the accuracy of numerical methods. In response to the demand for standard cascade test data of high-load compressor blade roots， the absence of authoritative test data of China， the inadequacy of publicly available data for high-load design needs， and the issue of data misuse due to the lack of flow field quality detection， the National Science and Technology Major Project Group conducted extensive research and discussions. With the support of the research results from Northwestern Polytechnical University on the influence mechanisms and regulation strategies of planar cascade wind tunnel flow field quality， the independently designed modern high-load compressor standard model cascade NPU-28 （with a blade camber angle of 43.5°， solidity of 1.72， and diffusion factor of 0.5） was established. This study obtained extensive experimental data， including cascade attack angle characteristics， isotropic Mach number on the blade surface， total pressure loss coefficient at the cascade channel exit， and exit flow angle for nine operating conditions within the inflow Mach number range of 0.4 and attack angle range of -10.9° to 5.1°. The data also provide flow field quality parameters， such as inflow Mach number uncertainty， axial velocity density ratio， and exit periodic index， along with measurement positions， test conditions， and inflow turbulence intensity， offering complete test information.

Key words: compressor cascade, linear cascade wind tunnel test, high-load, large turning angle, standard model of wind tunnel

中图分类号:

V231.3

李瑞宇, 蔡明, 欧阳波, 高丽敏, 刘波, 刘宝杰. 典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验[J]. 航空学报, 2025, 46(16): 131651.

Ruiyu LI, Ming CAI, Bo OUYANG, Limin GAO, Bo LIU, Baojie LIU. Standard cascade test for typical high-load and large turning angle compressor arfoils[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(16): 131651.

图/表 15

图 1

表 1

图 2

表 2

图 3

图 4

图 5

表 3

NPU-28叶栅出口周期性指数（未进行流场调控）

i/（°）	$P I M a 2$	$P I β 2$
-8.9	1.05	2.73
-2.9	0.66	3.10
3.1	2.71	4.20

表 3

图 6

图 7

表 4

NPU-28叶栅出口周期性指数（AVDR=1.1）

i/（°）	$P I M a 2$	$P I β 2$
-10.9	0.71	1.25
-2.9	1.29	1.09
3.1	1.09	1.67

表 4

图 8

图 9

图 10

图 11

参考文献 24

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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	设计值
扩散因子D	0.5
稠度τ	1.72
安装角γ/（°）	15.8
进气角β₁/（°）	44
出气角β₂/（°）	0.5
几何进气角β_1κ/（°）	46.9
几何出气角β_2κ/（°）	-2.1

编号	x_c /c	编号	x_c /c
1	0.077	6	0.462
2	0.154	7	0.538
3	0.231	8	0.615
4	0.308	9	0.692
5	0.385	10	0.769

典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验

Standard cascade test for typical high-load and large turning angle compressor arfoils

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