静子轮毂间隙对核心驱动风扇内部流动影响研究

作     者：邓坤盈 阳诚武 罗乔丹 远世龙 赵胜丰 卢新根 

作者机构：中国科学院工程热物理研究所 中国科学院大学航空宇航学院 轻型涡轮动力全国重点实验室 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

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：航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(2022-B-Ⅱ-002-001) 

主　　题：变循环发动机 核心机驱动风扇 悬臂静子 轮毂泄漏流 失速裕度 

摘      要：受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制，核心机驱动风扇（CDFS）静子轮毂不能向上抬升，导致静子根部流动容易出现角区分离/失速，影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制，以改善CDFS静子根部角区流动，本文采用数值模拟方法研究了CDFS静子轮毂间隙大小、尾缘间隙长度对CDFS两个模态内部流动的影响。结果表明，静子轮毂相对间隙从0.5%变化到2.0%，相较于基准模型，引入轮毂间隙改善了静子角区的流动分离，失速裕度在两种模态下均明显提升，双外涵模态（DBM）提升更为明显，失速裕度最小改进量为11.56%；不同模态下，轮毂间隙对效率的影响呈现相反趋势。综合权衡两种模态下的效率和失速裕度，存在最佳轮毂相对间隙值使得CDFS综合性能最佳，文中最佳轮毂间隙值为1.0%弦长。以最佳间隙值为基础，开展了轮毂间隙弦向长度对CDFS影响的研究。尾缘间隙的泄漏流抑制了横向二次流向吸力面角区输运低能流体，改善了静子角区分离流动而提高了失速裕度；尾缘间隙长度增加，泄漏流强度增强，根部流动损失增加，CDFS峰值效率降低。