由于叶轮机械内部流动的复杂性及实验条件的制约,特别是旋转、光照、摄像、结构及缺乏新型显示材料等诸多限制,叶片表面非定常压力分布获取及其对附面层流动状态的影响效应一直是一个难点问题。特别是在应用新型显示材料捕捉叶片表面压力图像以并借此来分析表面附面层流动状态方面(如分离),国内外现有的研究尚处于探索阶段,这与我国进一步研制高性能叶轮机械的迫切需要,以及推动叶轮机气动热力学水平的提高是远不能适应的。 本项目采用先进的压敏涂料可视化技术捕捉叶片表面连续的,完整的压力分布图谱,研究叶片表面压力分布图谱与附面层流动状态变化的内在关联及影响因素,建立叶片表面压力分布与整个内流场结构的制约模型,为更深刻认识紊流流动本质,为从理论滦和实验上正确判断紊流附面层分离及其效应提供定性及定量依据,寻求通过压力分布控制对附面层分离实施主动抑制的有效途径,进一步研究和发展是与内部旋转流动的显示新技术。
以先进的压敏涂料显示和测量技术为依托,借助叶片表面压力分布图谱与附面层流态图像显示,探讨紊流分离现象和规律,揭示其复杂流动机理,寻求对其实施控制的有效方法,对于促进高性能航空与民用燃气轮机应用基础研究具有较为重要的意义和工程实用价值。本项目的研究取得了重要的具有创新性的突破,建立了具有自主知识产权的压敏涂料校准系统,首次在国内较系统地完成了内流压缩系统压敏涂料显示试验,其中包括高速气流叶片表面喷射压敏涂料显示试验、对转压气机出口导流叶片压敏涂料显示试验、叶栅风洞叶片表面吹风压敏涂料显示试验,在理论分析和数值仿真上达到了预期的研究目标,为PSP技术在内流环境中的拓展应用打下了良好的基础。已按计划完成全部研究内容,达到了预期研究目标;自主开发的图像处理软件、压敏涂料校准方法和测量校准舱已实际应用于某航空发动机研究所,效果良好。