提升跨音速压气机转子稳定性的新式自循环环形槽设计

本研究聚焦于如何提升跨音速轴流压气机的气动稳定性，核心是设计并测试一种新型机匣处理结构——将周向沟槽与气流自循环通道组合使用。研究人员以国际公认的NASA Rotor 37转子为基准模型，开展三维数值仿真分析。实验对比了多种构型：普通周向沟槽、带轴向狭缝的周向沟槽、以及在不同位置连接沟槽的吸气/喷气循环通道。结果发现：带狭缝的周向沟槽本身就能使压气机增压比和稳定工作范围均提升约3%（效率略有下降）；进一步优化喷气位置至关重要——当喷气点设在叶片叶顶轴向弦长100%处（即叶顶后缘附近）时，工作范围最大可扩展59%；而若喷气点靠近叶片前缘，则效果很差，原因是此处激波强、低速气流易堆积，干扰严重。至于吸气口在沟槽高度方向的位置（45%、50%、80%高度处），影响很小——三种方案均能扩展约56%–60%的工作范围，说明吸气高度并非关键参数。通过分析马赫数、总压和熵分布等流场细节，证实该组合式机匣处理能有效缓解叶顶气流堵塞、推迟失速发生。因此，这种‘带狭缝的周向沟槽+自循环通道’（CCT）结构是一种高效、实用的压气机流动控制新策略。