以数值分析为先导,借助双级轴流压气机试验台,以改善多级轴流压气机流动损失分布和扩大其稳定性工作范围为目标,分级研究稳态周向、稳态周向-径向组合及动态压力畸变进气下压气机转子、级稳定工作范围和流动损失变化规律,探索相应条件下尖部叶片气动负荷、处理机匣对流动损失和稳定工作范围影响机理;两级实验互为补充与验证,再由双级压气机实验认识多级环境下压气机畸变传递特性、级上下游流场匹配和级间轴向间隙的影响机理。
基于小扰动理论和叶排特性,建立了进气压力畸变沿多级轴流压气机传递(衰减/增益)特性及规律的矩阵预测模型及方法,计算结果与实验结果吻合较好,表明了所建立的模型与方法是可行的,这为进口压力畸变对多级轴流压气机影响研究提供了模型基础;研究进一步基于全通道算法,发展了包含端壁粘性流动的转子、级和多级轴流压气机系统数值分析模型与方法,给出了进口压力畸变对孤立转子、级和多级压气机流动损失和稳定工作范围影响定量关联关系,阐明了孤立转子和处于单级/多级环境下转子对压力畸变响应的不同规律,并进一步探索了第一级转子周向槽机匣处理和叶片气动负荷对压力畸变响应特性影响机理;同时,在双级轴流压气机实验台上详细研究了旨在改善多级轴流压气机流动损失和扩大其稳定工作范围的进口压力畸变实验测量与分析研究,建立了压力畸变谱模拟及其压气机内流场测试方法,并在给定换算转速下实验揭示出从压气机大流量点到喘振点不同工况下畸变传递特性与影响规律,尤其是进口压力畸变下第一级转子叶尖周向槽机匣处理对孤立转子、级和多级压气机流动损失分布和稳定裕度损失影响,为寻求在进口压力畸变时设计扩稳增效型处理机匣提供了实验和模型基础。