不同前缘形貌对风扇转子叶片颗粒物的冲蚀磨损

作     者：卢志强 史磊 彭鸿博 安志伟 LU Zhi-qiang;SHI Lei;PENG Hong-bo;AN Zhi-wei

作者机构：中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 珠海摩天宇航空发动机维修有限公司珠海519000 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第22期

页      面：9654-9663页

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：翼型-叶栅空气动力学国家重点实验室开放基金(6142201200509) 民航航空器适航审定技术重点实验室开放基金(SH2022070501) 

主　　题：风扇 颗粒物 前缘 冲蚀 压气机性能 

摘      要：涡轮风扇发动机在实际运行过程中会吸入夹杂在空气中的颗粒物,颗粒物撞击会造成前缘退化成钝头形状,影响内部流场,导致发动机气动性能的下降,基于钝头叶片进行前缘优化能够恢复其气动性能。为了探究气动优化过程对颗粒物冲蚀速率的影响,以CFM56-7B大涵道比涡轮风扇发动机风扇转子叶片为研究对象,采用定常数值模拟方法,利用单向流固耦合计算研究颗粒物冲蚀磨损速率,结果表明:冲蚀区域靠近叶片前缘,随着叶高增加,冲蚀率不断增加。大部分颗粒物会与风扇叶片发生碰撞,碰撞位置集中在风扇叶片压力面处。冲蚀率与颗粒物浓度之间成正比例关系。近喘点工况相较于设计点工况,其冲蚀区域更加靠近叶片前缘。钝头叶片前缘处颗粒物冲蚀速率相较于原始叶片会增大,基于气动性能的前缘优化叶片能够降低冲蚀速率,但此规律并非适用于所有位置。