考虑叶片造型的压气机流动稳定性模型研究进展 被引量：1

1

作者 孙大坤 朱恒毅 +3 位作者 许登科 冀国锋 杨加寿 孙晓峰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1819-1837,共19页

压气机实际稳定裕度是否达到指标直接决定了发动机是否可以投入使用.目前的压气机气动设计体系中缺乏一种高效、准确的评估失稳边界的工具,导致在设计定型后依然存在实际稳定裕度不足的风险.因此迫切需要发展快速可靠的压气机稳定性预... 压气机实际稳定裕度是否达到指标直接决定了发动机是否可以投入使用.目前的压气机气动设计体系中缺乏一种高效、准确的评估失稳边界的工具,导致在设计定型后依然存在实际稳定裕度不足的风险.因此迫切需要发展快速可靠的压气机稳定性预测工具以供设计阶段使用.现代航空压气机叶片的气动设计朝着三维精细化方向发展,如何在设计阶段考虑叶片三维造型的变化对稳定性的影响愈发关键.传统的激盘/半激盘模型难以精细捕捉到三维叶片造型对流动稳定性的影响,而非定常数值模拟方法对计算资源的消耗在压气机设计阶段难以承受.为了在精细考虑叶片造型影响的同时提高计算效率,为气动设计阶段提供稳定性评估工具,本团队首先在2013年提出了叶轮机流动稳定性通用理论,通过分布式叶片力源项建模考虑复杂叶片造型的影响,通过系统特征值描述流动稳定性.继而针对不同的预测目标和应用条件,发展了3种简化模型:子午面模型、流线模型和径向展开模型.其中子午面模型能够准确刻画叶尖间隙、叶片掠和叶片加载方式等关键设计参数对流动稳定性的影响,为设计阶段提供了一种可靠的失稳边界预测工具;流线模型可以快速评估展向各条流线系统的流动稳定性,并定量地给出流动稳定性最为薄弱的区域,从而有针对性地指导叶片扩稳设计;径向展开模型可以快速地预测离心压气机的流动失稳点,定量评估离心压气机流动稳定性.以上模型可以应用于压气机气动设计体系,为设计定型的压气机提供了可靠的稳定性评估方法,为压气机气动/稳定性一体化设计提供了技术储备. 展开更多

关键词 压气机流动稳定性 三维叶片造型 稳定性预测 叶片力建模 压气机设计

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航空燃气涡轮叶片造型技术研究 被引量：6

2

作者 杨振朝 孙广标 张安洲 《机床与液压》 北大核心 2006年第7期102-104,共3页

涡轮叶片的造型是数控加工的前提条件。本文在给定由气动力学计算所得的相关数据的情况下,分别采用手工几何造型法和NURBS造型法对航空燃气涡轮叶片进行造型,给出了具体的公式和算法,并对这两种造型技术进行了研究和分析。

关键词 叶片造型 几何造型 NURBS

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基于比例因子的离心泵圆弧叶片造型研究 被引量：1

3

作者 严俊峰 陈晖 王文廷 《火箭推进》 CAS 2016年第3期45-49,共5页

针对中低比转速离心泵，提出了能够统一各种圆弧叶片造型方法的比例因子法，推导了叶型参数的计算公式，分析了比例因子对叶片安放角、叶片长度等的影响，并采用数值模拟方法对不同比例因子下的泵内流场进行了性能预测。结果表明，不同... 针对中低比转速离心泵，提出了能够统一各种圆弧叶片造型方法的比例因子法，推导了叶型参数的计算公式，分析了比例因子对叶片安放角、叶片长度等的影响，并采用数值模拟方法对不同比例因子下的泵内流场进行了性能预测。结果表明，不同比例因子下的叶型参数、流动参数及性能参数变化范围很大。比例因子较小时，节流损失较大，泵扬程较低；比例因子较大时，脱流损失较大，泵效率较低，存在较优的比例因子区间[0．15，0．35]，使叶片安放角平滑变化，泵的综合性能较优，对应的曲率半径比为1．4～1．9。采用Pfleiderer方法及本文的角度平均法获得的叶片安放角变化较为平稳，可用于离心泵的初步设计。 展开更多

关键词 离心泵 圆弧叶片造型 比例因子法 叶型参数 性能预测

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轴流压气机低速模化设计的叶片造型 被引量：2

4

作者 樊琳 居振州 滕金芳 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第11期4700-4704,共5页

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究。选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则。针对高... 为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究。选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则。针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟。重点研究了叶片造型模化相似技术,在叶片造型设计上突破了几何相似的限制,通过三维积叠造型的设计方法保证了高低速压气机气动参数的相似性。研究为轴流压气机低速模化设计的叶片造型提供了可以借鉴的方法。 展开更多

关键词 轴流压气机 低速模化设计 相似准则 设计流程 叶片造型

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S1流面流函数各类问题数值计算及在叶片造型中的应用

5

作者 周振东 《舰船科学技术》 1997年第2期15-20,共6页

本文提供了亚音速叶栅S1流面流函数多种命题的数值计算方法。各种命题相应的边界条件通过连续方程用流函数来表示，使得各种命题数值计算有相类似的数值迭代并统一在同一程序之中。本文的算例表明，在此计算方法基础上编制的相应程序对... 本文提供了亚音速叶栅S1流面流函数多种命题的数值计算方法。各种命题相应的边界条件通过连续方程用流函数来表示，使得各种命题数值计算有相类似的数值迭代并统一在同一程序之中。本文的算例表明，在此计算方法基础上编制的相应程序对于亚音速条件下给定流道的流场计算及叶片造型是非常有效的。 展开更多

关键词 S1流面 流函数 叶片造型 数值计算 舰艇

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三维涡轮叶片交互式造型程序设计 被引量：8

6

作者 张维军 方祥军 +1 位作者 王屏 刘思永 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第10期53-55,共3页

介绍和讨论了十二参数法、预置曲率法、和Bezier曲线法三种典型的涡轮叶片解析造型方法的原理和步骤,以及叶片的三维复杂成型方法。并且编制了基于以上方法的三维涡轮叶片造型交互式程序,以设计实例阐述了叶片造型原理和步骤、交互式程... 介绍和讨论了十二参数法、预置曲率法、和Bezier曲线法三种典型的涡轮叶片解析造型方法的原理和步骤,以及叶片的三维复杂成型方法。并且编制了基于以上方法的三维涡轮叶片造型交互式程序,以设计实例阐述了叶片造型原理和步骤、交互式程序的编制方法和功能。分析和讨论说明:该程序便捷、高效、可靠,具有强的干涉性和交互性,能够满足复杂的涡轮三维弯扭掠叶片造型工程实用需要。 展开更多

关键词 涡轮 叶片造型 交互式

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航空涡轮叶片叶身造型参数化设计 被引量：16

7

作者 刘诗汉 马虎 《兵工自动化》 2015年第4期56-59,63,共5页

为提高航空涡轮叶片设计的数字化水平,减轻设计人员的设计计算量,开发了一种基于CATIA的航空涡轮叶片建模方法。首先在分析涡轮叶片几何特征及其气动性能和结构强度的影响因素,确定了叶片截面形状的控制参数,再运用内建于CATIA的知识工... 为提高航空涡轮叶片设计的数字化水平,减轻设计人员的设计计算量,开发了一种基于CATIA的航空涡轮叶片建模方法。首先在分析涡轮叶片几何特征及其气动性能和结构强度的影响因素,确定了叶片截面形状的控制参数,再运用内建于CATIA的知识工程工具和函数,构造三维涡轮叶片。该方法实现了涡轮叶片设计的参数化,所设计叶片的叶身曲面和不同径向位置的截面曲线均达到G2连续。 展开更多

关键词 涡轮叶片造型 参数化 知识工程 CATIA G2连续

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轴流泵的叶片设计理论与应用研究现状 被引量：17

8

作者 李文广 苏发章 +1 位作者 黎义斌 赵伟国 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第5期59-63,共5页

归纳了轴流泵的叶片设计理论,总结了叶片几何参数的选择原则,指出了叶片设计中存在的问题,给出了提升现有轴流泵叶片设计理论的策略.研究表明,现有轴流泵的叶片设计理论单一,缺少更多有效控制叶片形状的变量和手段.采用三维流动理论,改... 归纳了轴流泵的叶片设计理论,总结了叶片几何参数的选择原则,指出了叶片设计中存在的问题,给出了提升现有轴流泵叶片设计理论的策略.研究表明,现有轴流泵的叶片设计理论单一,缺少更多有效控制叶片形状的变量和手段.采用三维流动理论,改变叶片造型方法,控制水力损失和引入CFD方法是提升现有轴流泵叶片设计的主要策略. 展开更多

关键词 叶片设计 轴流泵 叶片形状 叶片造型 几何参数 三维流动 水力损失 理论

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叶片多轴数控加工方法与关键技术研究进展 被引量：12

9

作者 田欣利 佘安英 +1 位作者 林允森 张纾 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2008年第6期124-128,共5页

从航空发动机涡轮叶片的叶型特点出发,综述了叶片多轴数控加工的方法及技术的发展现状,着重论述了叶片数控加工的几项关键技术:叶片造型、刀具路径规划、刀具轨迹计算、叶片加工变形控制等。

关键词 叶片数控加工 叶片造型 刀具路径规划 变形控制

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压气机叶片前缘形状与局部损失相关性 被引量：7

10

作者 张小龙 姜斌 +1 位作者 郑群 陈忠良 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期484-488,493,共6页

压气机叶型的椭圆形前缘相比传统圆弧形前缘能减小流动损失,扩大攻角范围,但加工难度提高。为了尽可能减少加工成本、充分利用椭圆形前缘的气动优势,研究了在不同来流条件下椭圆形前缘与圆弧形前缘的气动性能差异。利用椭圆方程重新设计... 压气机叶型的椭圆形前缘相比传统圆弧形前缘能减小流动损失,扩大攻角范围,但加工难度提高。为了尽可能减少加工成本、充分利用椭圆形前缘的气动优势,研究了在不同来流条件下椭圆形前缘与圆弧形前缘的气动性能差异。利用椭圆方程重新设计CDA叶型的前缘;引入SST湍流模型加γ-θ转捩模型对计算模型进行数值模拟,分析叶片前缘的切向速度与熵分布;研究了叶片前缘曲率与局部流动损失的相关性,并详细比较了在不同来流条件下椭圆形前缘与圆弧形前缘的气动性能。分析结果表明,在攻角小于2°的正攻角、较高来流马赫数、较低来流湍流度与雷诺数条件下椭圆形前缘优势更明显。 展开更多

关键词 压气机 叶片造型 椭圆形前缘 前缘 曲率 局部损失 切向速度 速度分布

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民用通风机气动设计中弯掠长叶片的数值模拟 被引量：2

11

作者 李秋实 李玲 陆亚钧 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期44-47,共4页

采用数值模拟的方法 ,分别对弯掠叶片造型和直叶片造型两种情况下高性能民用通风机叶片内三维紊流流场进行了计算 ;计算程序中采用有限体积法 ,在任意非正交曲线坐标系下 ,用SIMPLE算法求解三维N S方程和K ε湍流方程 .计算结果表明 ,... 采用数值模拟的方法 ,分别对弯掠叶片造型和直叶片造型两种情况下高性能民用通风机叶片内三维紊流流场进行了计算 ;计算程序中采用有限体积法 ,在任意非正交曲线坐标系下 ,用SIMPLE算法求解三维N S方程和K ε湍流方程 .计算结果表明 ,弯掠叶片造型的民用通风机的流动参数和总性能参数更接近设计指标 ,而且采用弯掠叶片可以更有效地控制气流的流动 ,对减少二次流损失起了很大作用 . 展开更多

关键词 三维紊流流场 民用通风机 弯掠叶片 数值模拟 风扇 叶片造型

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叶片数控加工关键技术的研究 被引量：9

12

作者 李海滨 余颖婷 《机床与液压》 北大核心 2010年第11期14-16,25,共4页

介绍叶片的结构特点,分析叶片数控加工的关键技术,包括叶片的造型技术、叶片的加工工艺与刀路轨迹规划、叶片刀具轨迹计算、叶片加工变形控制等。同时介绍叶片加工时刀具的选择,四坐标端铣刀和球头刀的刀位计算。

关键词 叶片造型 刀路规划 刀具轨迹计算 变形控制

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涡轮叶片参数化设计与优化 被引量：3

13

作者 刘剑 陈亚 +2 位作者 王开拓 张鑫 张晓 《汽轮机技术》 北大核心 2022年第3期167-170,共4页

贝塞尔曲线方程具有优良的曲线形状控制能力,特别适用于叶片型线的参数化建模。后加载叶型可推后边界层转捩位置,将扩压区控制在叶片后部,降低总压损失。基于叶型速度三角形的计算,取得叶型的初始几何参数,进而获得用贝塞尔曲线方程表... 贝塞尔曲线方程具有优良的曲线形状控制能力,特别适用于叶片型线的参数化建模。后加载叶型可推后边界层转捩位置,将扩压区控制在叶片后部,降低总压损失。基于叶型速度三角形的计算,取得叶型的初始几何参数,进而获得用贝塞尔曲线方程表示的初始叶型;通过修改贝塞尔曲线方程的控制点,获得多组相似叶型;对相似叶型进行三维气动仿真分析,结果表明型线3具有后加载叶型的典型特征,其总压损失最小,确定型线3为最优叶型。 展开更多

关键词 涡轮 贝塞尔曲线 后加载叶型 叶片造型

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混流式转轮叶片数控加工沿流面描述转换软件系统 被引量：2

14

作者 赖喜德 王贞凯 《兵工自动化》 1997年第3期10-14,共5页

针对国内常用的混波式水轮机转轮叶片的木模截面数据结构的描述方式，根据混流式转轮叶片的数控加工及其他工程需要．为提高转轮叶片的制造质量，分析了如何提高叶片的三维实体造型精度，提出和实现了把混流式转轮叶片木模数据转换成适... 针对国内常用的混波式水轮机转轮叶片的木模截面数据结构的描述方式，根据混流式转轮叶片的数控加工及其他工程需要．为提高转轮叶片的制造质量，分析了如何提高叶片的三维实体造型精度，提出和实现了把混流式转轮叶片木模数据转换成适合于叶片数控加工造型及其他工程需要用的数据结构描述方式，并开发了相应的软件．现已经对多个混流式转轮叶片进行了计算，验证其算法是正确和稳定的，软件也是实用的． 展开更多

关键词 混流式 转轮 叶片三维造型 水轮机 数控加工

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轴流式叶轮机械叶型的参数设计方法 被引量：14

15

作者 陈铁 刘仪 +1 位作者 刘斌 向一敏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期52-57,共6页

提出了一种快速实用的叶轮机械叶片型线的设计方法．通过调整反映叶型中弧线和叶片厚度特征的１２个参数，即可生成光滑的叶型．各个参数对叶型的控制作用十分方便、灵活．实例说明文中所采用的双三阶多项式模型能够很好地对叶轮机械叶... 提出了一种快速实用的叶轮机械叶片型线的设计方法．通过调整反映叶型中弧线和叶片厚度特征的１２个参数，即可生成光滑的叶型．各个参数对叶型的控制作用十分方便、灵活．实例说明文中所采用的双三阶多项式模型能够很好地对叶轮机械叶型进行模拟．该设计方法与粘性数据值计算技术相结合，可以可靠地设计出高性能的叶型。 展开更多

关键词 叶轮机械 叶片造型 轴流式 参数设计

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无导叶对转涡轮气动设计技术 被引量：10

16

作者 周杨 刘火星 +2 位作者 邹正平 李维 曾军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期689-695,756,共8页

采用先进的无导叶对转涡轮气动布局是提升航空发动机性能最为有效的措施之一。结合无导叶对转涡轮高压涡轮动叶进出口轴向速度变化较大等特点,采用理论分析等研究了对转涡轮基元速度三角形参数的优化选取方法,并给出了高压涡轮导叶、动... 采用先进的无导叶对转涡轮气动布局是提升航空发动机性能最为有效的措施之一。结合无导叶对转涡轮高压涡轮动叶进出口轴向速度变化较大等特点,采用理论分析等研究了对转涡轮基元速度三角形参数的优化选取方法,并给出了高压涡轮导叶、动叶出口气流角等变化对效率影响的详细变化关系。流量系数小、高压动叶出口气流角大以及高压动叶进出口轴向速度比大是设计满足出功比高效率对转涡轮的关键。而采用Bezier曲线造型的收敛-扩散叶型叶背曲率的控制、尾缘半径的选择、叶型出口面积与几何喉道面积之比等则是设计适合出口马赫数1.5～1.6高性能叶型的关键。 展开更多

关键词 对转涡轮 速度三角形 叶片造型 数值仿真

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井下发电机涡轮设计、动力模拟与性能试验 被引量：14

17

作者 吕官云 孙峰 +1 位作者 冯进 张先勇 《石油机械》 北大核心 2011年第7期25-29,6,共5页

为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时... 为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时相同转速下实测扭矩小于模拟扭矩,而高于1 000 r/min后相同转速下实测扭矩大于模拟扭矩,但两者相差不大;压降变化趋势基本相同,低转速下模拟压降稍小于实测压降;涡轮空转转速实测值稍高于模拟值。最后指出,一元流理论同计算辅助叶片造型相结合,通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,可以达到理论设计的预期结果。 展开更多

关键词 井下发电机 轴流涡轮 叶栅设计 叶片造型 CFD模拟 性能试验

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翼型选择对油气混输泵性能的影响 被引量：7

18

作者 马希金 邵莲 《石油机械》 北大核心 2009年第4期17-19,23,共4页

在混输泵的设计中,翼型的选择非常重要,它直接影响叶轮的优化设计。为了准确地估计翼型的水力特性,选择了5种翼型用于油气混输泵叶轮的优化设计。叶片造型方法为:首先获取叶片各截面叶素数据,其次计算弦长和包角等主要参数,然后基于点... 在混输泵的设计中,翼型的选择非常重要,它直接影响叶轮的优化设计。为了准确地估计翼型的水力特性,选择了5种翼型用于油气混输泵叶轮的优化设计。叶片造型方法为:首先获取叶片各截面叶素数据,其次计算弦长和包角等主要参数,然后基于点的坐标几何变换求出各截面在空间实际位置的三维坐标,最后基于3D建模完成叶片计算机3D绘图。采用Mixture模型来处理油气混输泵中气液两相流问题,对5种不同翼型泵内部流场的数值计算结果认为,对选择相对厚度相同的同一种翼型,翼型最大厚度在弦长中部,即在50%弦长位置时,油气混输泵的输送性能最佳,791翼型比较符合油气混输泵内部流动要求;油气混输泵内部流动状态很复杂,它不仅与叶轮翼型有关,还与含气体积分数有关。 展开更多

关键词 油气混输泵 翼型 叶片造型 数值模拟 流场分析 3D建模

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向心透平叶轮内部的流动分析与结构优化 被引量：3

19

作者 刘博文 马新灵 +2 位作者 魏新利 孟祥睿 邱志明 《汽轮机技术》 北大核心 2015年第1期9-12,16,共5页

采用非可展直纹抛物面法设计出适用于有机朗肯低温余热发电系统的小型向心透平叶轮。对初步设计的叶轮叶片进行数值模拟分析,以验证模拟方法的正确性,并从叶轮5%、50%和95%叶高截面处分别对叶轮内部的静压、总压、温度和速度分布进行流... 采用非可展直纹抛物面法设计出适用于有机朗肯低温余热发电系统的小型向心透平叶轮。对初步设计的叶轮叶片进行数值模拟分析,以验证模拟方法的正确性,并从叶轮5%、50%和95%叶高截面处分别对叶轮内部的静压、总压、温度和速度分布进行流场分析,发现初步设计叶轮结构存在优化空间。对叶轮进行结构优化和数值分析,结果表明,优化后的叶轮性能明显优于原设计,透平等熵效率提高了1%。 展开更多

关键词 向心透平 叶片造型 等熵效率 数值模拟

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斜流轴流组合式多级压气机气动设计与流场数值模拟 被引量：1

20

作者 张晓阳 陈镟宇 +1 位作者 李良才 任焕 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期104-110,126,共8页

[目的]压气机是燃气轮机的核心部件之一,它直接决定了燃气轮机性能的优劣。斜流压气机是介于轴流压气机和离心压气机之间的一种形式,兼具离心压气机高压比和轴流压气机流通能力强的优点。[方法]采用一套通用于轴流、离心和斜流压气机的S... [目的]压气机是燃气轮机的核心部件之一,它直接决定了燃气轮机性能的优劣。斜流压气机是介于轴流压气机和离心压气机之间的一种形式,兼具离心压气机高压比和轴流压气机流通能力强的优点。[方法]采用一套通用于轴流、离心和斜流压气机的S2流面气动设计和任意中弧线叶片造型的程序,对某斜流+轴流组合式多级压气机进行气动设计,研究确定压气机的流道形式、环量分布,并对其进行叶片造型。在设计时,结合商用数值模拟软件对该组合式压气机进行流场数值分析。[结果]结果表明,该斜流轴流组合式压气机的各项参数均满足设计指标,压气机两级总压比和绝热效率分别达到4.3和88%。[结论]该斜流轴流组合式的压气机设计有如下难度:一是斜流级静子进口处马赫数较高,在斜流静子中控制气流流动的难度较大;二是为控制气流在斜流静子中的分离,斜流级静子弯度较小,导致轴流级处于较大的负攻角状态,斜流与轴流的级间匹配难度较大。 展开更多

关键词 多级压气机 斜流压气机 气动设计 叶片造型

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