中文摘要：

在低速大尺寸压气机实验台上，利用三维激光测速技术、微型热丝附面层探针、微型五孔压力探针、微型附面层总压探针、稳态及动态壁面压力测量技术等多种手段，分别测量研究大尺寸静子光滑叶片和非光滑叶片附面层的发生、发展和演化，测量研究转子及静子光滑叶片和非光滑叶片尾迹的三维时均及湍流特性，测量研究转子及静子光滑叶栅和非光滑叶栅内三维时均及湍流流动结构、流动损失分布和损失机制；在认识非光滑叶片减损机理的基础上，对非光滑叶片表面型式做进一步优化，并检验不同流量状态下非光滑叶片的工作特性，分析其工作机理。旨在探索提高压气机级压比、效率和稳定裕度的新思想、新概念和新方法，为建立相应的非光滑叶片设计物理模型提供技术数据储备，并提供一套验证和改进压气机非光滑转子及非光滑静子叶片通道内三维湍流流动计算急需的、较完整的基础性实验数据。

结论摘要：

为认识压气机非光滑叶片减损机理，本项目利用水槽和氢气泡流场显示技术研究了非光滑表面对平板湍流附面层拟序结构的影响；利用扩压叶栅风洞和油流显示技术研究了非光滑叶片对叶栅表面流动的影响；用多种探针技术测量研究了非光滑叶片对扩压叶栅在不同攻角下叶背附面层、叶栅出口流场的影响；在低速轴流大尺寸风扇实验台上，用稳态和动态探针技术研究了不同流量状态下非光滑转子叶片对转子出口三维湍流场的影响。结果表明，该非光滑表面能通过有效抑制附面层内低速流体的堆积和脉动，减少湍流的猝发频率和强度，减小附面层的展向流动，抑制附面层的发展，从而推迟二次涡以及叶背附面层分离发生，减弱叶背附面层与叶背角区旋涡的相互作用。通过抑制叶栅二次流动，非光滑叶片可以减少压气机流动损失、提高压比和流通能力。和光滑叶栅相比，非光滑叶片在0～8度攻角内能减少试验叶栅总压损失5.0％～8.6％。和光滑风扇相比，非光滑转子叶片能够同时改善风扇主流区和端壁区的流场，降低转子出口三维流场的湍流度和压力脉动。采用非光滑叶片能提高试验风扇的流量最大达2.3%、降低总压损失最大达6.1%、提高风扇总压升最大达12.9%。