尾缘锯齿结构对低压涡轮动静干涉噪声的影响

• 作者: 杨成浩 冯和英 彭叶辉
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 轴向间距 尾缘锯齿 低压涡轮 干涉 气动噪声
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 气动热力学|Aero-thermodynamics
• 页码范围: 127-136
• 页数: 10页
• 分类号: V231.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200755

摘要

为满足现代航空发动机"更紧凑的级间距、更高的经济性和更低的噪声"的设计目标,低压涡轮轴向间距设计得越来越小.然而,较小的轴向间距将严重影响涡轮的气动性能及动静干涉噪声,这对流动及噪声控制方法提出了更高的要求与挑战.为此,采用大涡模拟结合FW-H方程研究了不同轴向间距情况下,上游静叶尾缘采用短、长锯齿结构时,一级低压涡轮叶栅动静干涉噪声及气动性能的变化规律.结果表明:轴向间距的缩短会导致低压涡轮气动性能恶化,下游动叶前缘受到更强的逆压梯度和"逆射流"效应,从而增大动静干涉噪声;上游静叶采用锯齿尾缘结构,产生于锯齿根部的微射流可以抑制"逆射流"效应,消除分离泡,削弱非定常干涉效应,提升气动性能,降低动静干涉噪声;较短轴向间距情况下,长锯齿尾缘静叶降噪效果更好,相较于原型静叶,长锯齿尾缘静叶可降低尾迹亏损47.71％,流量提升8.65％,总压恢复系数提升0.88％,在1BPF(Blade passing frequency)和2BPF处单音噪声分别降低8.7dB和11.8dB,降低A记权声压级9dB.在缩短轴向间距情况下,静叶尾缘采用仿生锯齿结构,能同时实现气动性能的提高和噪声的降低.