论文摘要：扇级间动态三维流场的实验研究

风扇是发动机的核心部件之一。为适应其向高负荷、高效率、低噪音方向发展，迫切需要研究风机内部的非定常特性。实验测量法是分析流动现象和研究流动机理的主要方法，也是最直接、最可靠的研究方法。因此，本文以圆柱动态两孔针头测试系统为平台，对多级风机转子后的动态三维流场进行测量研究，以探索风机转子后流场的非定常流动特性。风扇转子，并为风扇改进设计提供建议。有实验数据支持。本文首先对构成动态测试系统的两孔动态探头及数据采集处理系统进行了研究和探索。研究内容包括探针头结构设计方法、探针强度校核方法、探针数据处理方法、探针腔效应数值模拟与预测以及动态测试系统不确定度分析方法。探头结构采用非齐平传感器封装结构，根据赫尔姆兹定律，中孔的频率响应估计为31.7kHz，斜孔的频率响应为29.2kHz。空腔效应的数值模拟结果表明，探头的空腔结构是一个二阶欠阻尼系统。频率响应至少在20kHz以上，说明利用赫尔姆兹定律和数值模拟方法估计腔体的频率响应是可行的。探头强度校核结果表明，在试验条件下，探头的最大应力在材料的允许应力范围内，探头的前三个固有频率均低于流场的特征频率。针对探针数据处理优化了高斯最小二乘拟合方法，提出了马赫数迭代拉格朗日插值方法。对比结果表明，马赫数迭代插值法更适合两孔针的标定特性。测试系统不确定性分析结果表明，数据处理误差是系统不确定性之一。它与模拟信号的测量误差和探头初始安装位置的误差一起是系统的主要误差项。其次，利用构建的动态测试系统，对多级风机主、次级转子后的三维动态流场进行了实验研究。实验结果表明，二次转子叶片根部具有叶根通道涡的二次流动特性，其影响范围为圆周方向光栅节距的一半和径向叶片高度的三分之一以内；进气导叶闭合角后，主副转子出口处叶尖气流角变小，轴向马赫数变大，而叶根气流角和副转子气流角变化轴向马赫数与叶尖相反，说明转子后叶尖通流能力增强，叶根通流能力减弱。 .频谱分析结果表明，风扇转子后流场的特征频率很复杂，最大幅度是各级转子叶片的通过频率。二次转子叶根处存在明显的非定常涡脱落特征频率，随着风机负荷的增加，涡脱落特征频率的幅值增大，表明叶根区域存在分离流.本文的研究工作在一定程度上揭示了风机转子背后的非定常流动特性，为风机的改进设计提供了数据支持。

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