压气机失速单元

揭示径向扩展机制

通过耦合龙卷涡与下洗涡拓扑，阐明低展弦比多级轴流压气机中失速团径向扩展的三维流动机理。

Xie, Hong · Zhibiao, Cai · 杨博 · 林智宏

Aerospace Science and Technology 2026

参数信息

失速团扰动周期（实验）

0.081 rotor rev

失速团扰动周期（数值）

0.0753 rotor rev

泄漏涡偏转角

61 °

R1负轴向速度面积分数

38 %

R2负轴向速度面积分数

18 %

龙卷涡核心高度

0.91–0.93 h/H

下洗涡核心高度

0.64 h/H

技术优势

捕捉失速先兆特征

通过全环非定常模拟与动态压力测量，提取失速敏感区与扰动周期，为主动控制提供触发信号。

揭示龙卷涡-下洗涡耦合机理

龙卷涡靠近机匣时壁面阻塞引起卷吸与下洗，诱导下洗涡，共同驱动失速团径向扩展。

量化失速团危害程度

负轴向速度面积分数从峰值效率的2%升至ST3工况的38%，直观反映堵塞增长。

应用场景

• 航空发动机设计：利用失速先兆特征改进发动机稳定性控制逻辑，避免失速。
• 燃气轮机：将失速团径向扩展机理用于燃气轮机压气机设计，拓宽稳定裕度。
• 压气机气动设计：以龙卷涡-下洗涡拓扑指导叶尖造型，抑制失速团径向扩展。
• 流动诊断：用负轴向速度面积分数等定量指标监测失速发展，诊断压气机健康状态。