懸臂靜葉作為軸流式壓氣機(jī)中的一種典型靜葉結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、重量小，有良好的機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)。為滿足小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高可靠性、低成本的設(shè)計(jì)需求，其結(jié)構(gòu)通常比較簡(jiǎn)單、部件數(shù)目盡可能少。采用懸臂式風(fēng)扇靜子可以將風(fēng)扇靜子葉片和風(fēng)扇外機(jī)匣作為整體加工制造，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)目，簡(jiǎn)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工藝，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。蔡睿賢在對(duì)某型機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)行研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用懸臂式靜葉結(jié)構(gòu)的壓氣機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下與傳統(tǒng)圍帶式相比都具有更高的壓比、效率和裕度

。與圍帶式靜葉相比，由于懸臂靜葉與輪轂之間的間隙導(dǎo)致懸臂靜葉流道內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)損失機(jī)制存在明顯差異，而流場(chǎng)的主要損失來(lái)源于輪轂與葉片之間的泄漏流

。相關(guān)研究

表明，因懸臂靜葉結(jié)構(gòu)而存在的泄漏流會(huì)發(fā)生橫向流動(dòng)，削弱靜葉端部吸力面的角區(qū)分離，降低流道內(nèi)的能量損失，但泄漏流同時(shí)會(huì)與流道內(nèi)其它復(fù)雜的渦結(jié)構(gòu)發(fā)生摻混，使得葉片輪轂附近區(qū)域的流線結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生泄漏流與其它二次流相互作用的復(fù)雜流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。因此，壓氣機(jī)的效率沒(méi)有得到提升，但采用懸臂靜葉的壓氣機(jī)的裕度較高。

左志濤

的研究表明：采用懸臂靜葉可以削弱靜葉靠近輪轂區(qū)域內(nèi)二次流作用以及渦強(qiáng)度，降低流道內(nèi)的工質(zhì)因渦結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的損失，達(dá)到提升壓氣機(jī)性能的目的。

有學(xué)者對(duì)靜葉根部間隙大小、葉根間隙的形狀等因素變化對(duì)懸臂靜葉本身的流動(dòng)以及壓氣機(jī)性能的影響開(kāi)展研究。賈希誠(chéng)

等人通過(guò)研究不同間隙形狀以及大小對(duì)懸臂靜葉流場(chǎng)的影響發(fā)現(xiàn)：在相同的工況下，靜葉根部間隙越大，壓氣機(jī)的氣動(dòng)效率越低。對(duì)于相同的間隙面積，間隙向后逐漸擴(kuò)大的幾何模型壓氣機(jī)的效率更高。Lu等人

對(duì)某1.5級(jí)壓氣機(jī)的懸臂靜葉開(kāi)展三種不同間隙形狀(均勻型、漸擴(kuò)型、漸縮型)對(duì)壓氣機(jī)性能的數(shù)值模擬研究，得出：相較于均勻型間隙，漸擴(kuò)型間隙具有更好的性能，其對(duì)懸臂靜葉前緣區(qū)域的泄漏流有很好的削弱作用，可更好地抑制泄漏流的發(fā)展。漸縮型間隙具有相反的效果。

對(duì)懸臂靜葉本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為學(xué)者們提升懸臂靜葉性能的另一個(gè)研究方向。例如，可通過(guò)葉片的三維彎掠來(lái)影響葉片通道內(nèi)的二次流發(fā)展。Luo

等人設(shè)計(jì)彎造型的懸臂靜葉對(duì)葉片內(nèi)部的流道進(jìn)行了詳細(xì)的研究。Friedrichs

等人通過(guò)設(shè)計(jì)掠造型葉片，發(fā)現(xiàn)帶有前緣后掠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靜葉相較于傳統(tǒng)靜葉在輪轂附近區(qū)域具有更好的氣動(dòng)性能。鹿哈男

等人通過(guò)在懸臂靜葉靠近輪轂端采用局部端前掠造型設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)可有效降低懸臂靜葉吸力面上的峰值馬赫數(shù)，以此降低跨音速懸臂靜葉的激波損失，提高壓氣機(jī)的氣動(dòng)性能。Gümmer

等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)具體研究了彎和掠兩種造型設(shè)計(jì)對(duì)于靜子葉片氣動(dòng)性能的影響以及相關(guān)的流場(chǎng)機(jī)制。

本文以某小型大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇靜子對(duì)象將傳統(tǒng)圍帶式風(fēng)扇靜子葉片改為懸臂式靜子葉片，分別采用前掠、后掠、彎葉片三種葉型對(duì)懸臂靜葉進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，力求在保證發(fā)動(dòng)機(jī)性能不降低的前提下，通過(guò)懸臂靜葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的裝配方式，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配方式，達(dá)到減少零部件數(shù)目，降低成本，提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的目標(biāo)。

1 研究對(duì)象

該模式充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，為消費(fèi)者提供全面、精準(zhǔn)、便捷、時(shí)尚的休閑農(nóng)業(yè)信息和服務(wù)， 將貧困鄉(xiāng)村地區(qū)的旅游景點(diǎn)、農(nóng)特產(chǎn)品店加入到互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)貧困鄉(xiāng)村地區(qū)的旅游景點(diǎn)宣傳，拓寬旅游產(chǎn)品和農(nóng)特產(chǎn)品的銷售渠道，助力旅游電商精準(zhǔn)扶貧。廣西巴馬縣的農(nóng)戶以富硒產(chǎn)業(yè)為依托，積極推廣健康飲水、清新空氣及養(yǎng)生火麻等概念，推出一批具有地域文化特色的鄉(xiāng)村旅游紀(jì)念品和農(nóng)副土特產(chǎn)品，引導(dǎo)旅游電商企業(yè)建立注重農(nóng)產(chǎn)品上線、促進(jìn)商品流通的旅游電商服務(wù)平臺(tái)，同時(shí)開(kāi)發(fā)采茶葉、撿雞蛋、割水稻、喂香豬等休閑農(nóng)業(yè)體驗(yàn)項(xiàng)目，借力巴馬長(zhǎng)壽品牌打造農(nóng)產(chǎn)品的商品化、品牌化，讓自駕游客通過(guò)體驗(yàn)使自己汽車的后備箱裝滿當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)品。

為排除網(wǎng)格數(shù)量對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果帶來(lái)的影響，基于風(fēng)扇設(shè)計(jì)點(diǎn)工況開(kāi)展網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。當(dāng)總網(wǎng)格數(shù)大于83萬(wàn)時(shí)，風(fēng)扇級(jí)的壓比趨于穩(wěn)定。為保證數(shù)值模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性，本文采用的網(wǎng)格數(shù)約為83萬(wàn)。

圖3為四種不同結(jié)構(gòu)懸臂靜葉根部的流線結(jié)構(gòu)，可明顯看出，泄漏流由壓力面流向吸力面后與吸力面一側(cè)的流體發(fā)生摻混，且前掠、后掠兩種結(jié)構(gòu)泄漏流在與壓力面一側(cè)流體發(fā)生摻混后的速度均大于原型懸臂靜子葉片，而泄漏流速度越大，代表動(dòng)能損失越大，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，前掠、后掠兩種結(jié)構(gòu)會(huì)增大因泄漏流帶來(lái)的流體動(dòng)能損失。而彎葉片結(jié)構(gòu)減小泄漏流速度的效果較理想。通過(guò)對(duì)比四種懸臂靜葉結(jié)構(gòu)泄漏流區(qū)域的面積大小發(fā)現(xiàn)：原型懸臂靜葉最大，前后掠、彎葉片三種結(jié)構(gòu)泄漏流面積基本一致，而泄漏流區(qū)域面積越大，代表泄漏流與葉片通道內(nèi)其它渦結(jié)構(gòu)發(fā)生摻混的可能性越大，這會(huì)使得靜葉流道內(nèi)的流動(dòng)情況更復(fù)雜，降低流動(dòng)的穩(wěn)定性。故只有彎葉片結(jié)構(gòu)都可以降低泄漏流發(fā)生摻混后的速度以及減小泄漏流發(fā)生的面積，降低發(fā)生摻混的可能性，從而達(dá)到降低因泄漏流帶來(lái)的能量損失以及提高葉片流道內(nèi)流體流動(dòng)穩(wěn)定性。

2 數(shù)值方法

為考慮實(shí)際工作環(huán)境中改用懸臂式靜子對(duì)流場(chǎng)的影響，對(duì)風(fēng)扇和靜子整體進(jìn)行建模和數(shù)值模擬計(jì)算。采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格拓?fù)淙鐖D1所示，轉(zhuǎn)靜葉片均采用O4H網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)壁面附近的網(wǎng)格采用加密處理，保證所有近壁面y+值小于2。

(1)

式(1)中，

代表工質(zhì)的相對(duì)流速，

代表工質(zhì)的渦量。螺旋度在渦核區(qū)域達(dá)到最大值。

接觸角的變化速率和膜表面的親疏水性有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，親水膜表面擁有更快的接觸角下降速率[16]。采用接觸角分析儀(JC2000D，上海中誠(chéng)數(shù)字儀器有限公司)以4楨/s的速率測(cè)定180 s的動(dòng)態(tài)接觸角。

本文研究對(duì)象為DGEN380小型大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)靜子葉片。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，有效提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，主要零件數(shù)目不超過(guò)60件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于維護(hù)。DGEN380發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇包括一排轉(zhuǎn)子和一排靜子，其中轉(zhuǎn)子為葉盤一體式，包含14個(gè)葉片，靜子包含40個(gè)葉片。

3 結(jié)果與討論

為便于修改葉型，首先利用自編三維葉片造型程序?qū)υ硷L(fēng)扇靜子進(jìn)行擬合，根據(jù)S1流面特征，沿葉高方向取7個(gè)圓錐面截取S1流面葉型，采用中線厚度法對(duì)各截面葉型進(jìn)行擬合；將積疊線用1條5個(gè)控制點(diǎn)的Bezier曲線擬合。通過(guò)修改積疊線的控制點(diǎn)，設(shè)計(jì)出前掠、后掠、彎葉片三種結(jié)構(gòu)。

對(duì)三種結(jié)構(gòu)的葉片構(gòu)型，針對(duì)相同工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，考察靜葉彎掠對(duì)其氣動(dòng)性能的影響。圖2為不同結(jié)構(gòu)懸臂式靜葉總壓恢復(fù)系數(shù)分布圖，其中總壓恢復(fù)系數(shù)定義為相同葉高靜葉出口周向平均總壓與進(jìn)口周向平均總壓之比?？梢钥闯觯舐雍颓奥邮皆O(shè)計(jì)的懸臂靜葉根部的總壓損失相較于原懸臂靜葉結(jié)構(gòu)有所減小，但是后掠設(shè)計(jì)中主流區(qū)的總壓恢復(fù)系數(shù)有所降低。前掠式設(shè)計(jì)中不但高總壓損失區(qū)域減小，也沒(méi)有出現(xiàn)某一區(qū)域靜熵值突然增加的情況，總體損失較小。而彎葉片設(shè)計(jì)中兩端區(qū)的總壓恢復(fù)系數(shù)有所降低，這主要是由于彎葉片改變了徑向壓力梯度，使兩端區(qū)二次流有所增強(qiáng)。

為將原型葉片改成懸臂式，首先在不改變?nèi)~型的情況下，在建模時(shí)增加靜子葉片與輪轂壁面之間的間隙，形成懸臂式結(jié)構(gòu)。

從比較法角度看，目前大數(shù)據(jù)保護(hù)模式大致分為三種:一是隱私權(quán)保護(hù)。這一模式主要致力于保護(hù)消費(fèi)者的個(gè)人信息安全。二是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)模式主要指著作權(quán)保護(hù)，重點(diǎn)針對(duì)大數(shù)據(jù)的傳播和利用。三是商業(yè)秘密保護(hù)。在此保護(hù)模式下，權(quán)利人通過(guò)訂立許可合同的方式保護(hù)商業(yè)秘密及其商業(yè)價(jià)值。誠(chéng)然，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家圍繞三種保護(hù)模式的爭(zhēng)論從未休止，究竟哪種模式更有利于實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)社會(huì)價(jià)值與個(gè)人信息利益的平衡，應(yīng)當(dāng)結(jié)合大數(shù)據(jù)發(fā)展的理論演化、大數(shù)據(jù)倫理價(jià)值觀、權(quán)利語(yǔ)境等進(jìn)行深入剖析。

圖4為不同結(jié)構(gòu)懸臂靜葉5%葉高處等熵馬赫數(shù)分布,橫軸表示相對(duì)軸向弦長(zhǎng)。在0-10%弦長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，四種結(jié)構(gòu)的懸臂式靜葉的等熵馬赫數(shù)分布基本一致。前掠結(jié)構(gòu)的最大等熵馬赫數(shù)約出現(xiàn)在20%弦長(zhǎng)處，后掠結(jié)構(gòu)的最大馬赫數(shù)約出現(xiàn)在25%弦長(zhǎng)處，彎葉片的最大馬赫數(shù)約出現(xiàn)在18%弦長(zhǎng)處。原型懸臂靜葉的最大馬赫數(shù)峰值分布在20%-30%弦長(zhǎng)區(qū)域，比較分散，另外三種結(jié)構(gòu)則相對(duì)比較集中。通過(guò)比較四種不同結(jié)構(gòu)懸臂靜子葉片等熵馬赫數(shù)曲線包圍的面積可看出，彎葉片所包圍的面積最小，說(shuō)明彎葉片的負(fù)荷明顯降低，而負(fù)荷的大幅度降低意味著葉片流道內(nèi)的泄漏流和通道渦的作用增強(qiáng)，造成較高的能量損失。前掠結(jié)構(gòu)雖然在30%-70%弦長(zhǎng)區(qū)域等熵馬赫數(shù)小于原型懸臂靜子葉片，但在0-30%弦長(zhǎng)區(qū)域等熵馬赫數(shù)大于其余三種結(jié)構(gòu)，等熵馬赫數(shù)曲線包圍的面積與原型懸臂靜葉基本一致。后掠結(jié)構(gòu)等熵馬赫數(shù)曲線包圍的面積也與原型懸臂靜葉基本一致，沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)荷突然降低的情況。

近年，隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，水資源短缺、河流污染、資源性缺水和水質(zhì)性缺水已經(jīng)成為限制臨沂市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。臨沂市依托其河網(wǎng)密布、水系發(fā)達(dá)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)城區(qū)河道進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，層層攔蓄，梯級(jí)開(kāi)發(fā)，形成上下連接、左右貫通、縱橫交錯(cuò)、互為補(bǔ)充的大水網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了“靜態(tài)水網(wǎng)、動(dòng)態(tài)水體、環(huán)境優(yōu)美、自然生態(tài)、以水為魂、人水和諧”的大水城建設(shè)目標(biāo)，有力地促進(jìn)了臨沂市的水系生態(tài)建設(shè)。

為進(jìn)一步觀察靜葉流道內(nèi)的渦流系統(tǒng)的發(fā)展情況，圖5給出了四種不同結(jié)構(gòu)的懸臂靜葉軸向同一位置處的螺旋度分布云圖。其中，螺旋度H的定義如下：

=

·

采用ANSYS CFX軟件進(jìn)行全三維定常數(shù)值模擬計(jì)算，壓氣機(jī)進(jìn)口給定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件(總壓：101325Pa，總溫：288.15K)和軸向進(jìn)氣方向，工質(zhì)為理想氣體，出口給定平均背壓。計(jì)算模型的固體壁面均采用絕熱無(wú)滑移條件，將轉(zhuǎn)靜葉交接面設(shè)置為摻混面。

處于溫帶草原氣候區(qū)的西部邊緣地帶，屬半干旱高原大陸性氣候，主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是氣候溫涼，氣溫的日較差和年較差較大，白天氣溫高，春季升溫和秋季降溫都很迅速；降水不足，高度集中，水熱同期；風(fēng)大、蒸發(fā)強(qiáng)烈；日照長(zhǎng)輻射強(qiáng)；氣候有一定的垂直差異。年均氣溫為7.6 ℃，極端最低氣溫為-26 ℃，極端最高氣溫為41 ℃，氣溫年較差25.6 ℃，日較差13.6 ℃，積溫2 077.5 ℃，無(wú)霜期約160 d。年降水量368～450 mm，集中于七、八、九3個(gè)月；年蒸發(fā)量為1 100 mm，年日照時(shí)數(shù)2 600 h。土壤類型為粟鈣土。

有學(xué)者在《解放區(qū)發(fā)展民辦小學(xué)的歷史考察》中對(duì)解放戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期小學(xué)教育進(jìn)行了一定的研究。解放區(qū)在革命戰(zhàn)爭(zhēng)激烈的環(huán)境里，掀起了發(fā)展民辦小學(xué)的熱潮。解放區(qū)的民辦小學(xué)是在 “民辦公助”方針的指引下發(fā)展起來(lái)的。這個(gè)方針的提出和當(dāng)時(shí)解放區(qū)正在進(jìn)行的小學(xué)教育改革分不開(kāi)。民辦小學(xué)的發(fā)展加快了在解放區(qū)普及小學(xué)教育的步伐，體現(xiàn)了普及教育中的群眾路線。

從圖5可以看出四種結(jié)構(gòu)的懸臂式靜葉高螺旋度主要分布在10%-25%和75%-85%葉高區(qū)域?？梢钥吹?，除彎葉片外，機(jī)匣附近存在螺旋度負(fù)值比較大區(qū)域，這主要是由于頂部通道渦的存在造成的。對(duì)于彎葉片，在機(jī)匣附近存在一個(gè)正螺旋度比較大的區(qū)域，這是因?yàn)閺澣~片改變了徑向壓力梯度的分布，通道渦與尾跡的相互作用改變。在輪轂附近存在負(fù)螺旋度比較大的區(qū)域，這主要是由于輪轂與葉片相對(duì)運(yùn)動(dòng)及泄漏渦造成的。

4 結(jié)論

本文以DGEN380發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇靜葉為研究對(duì)象，探究不同結(jié)構(gòu)的懸臂靜葉結(jié)構(gòu)對(duì)葉根部的流動(dòng)情況以及流動(dòng)損失帶來(lái)的影響，經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算及分析得到以下結(jié)論：

(1)前掠懸臂靜葉設(shè)計(jì)會(huì)使得泄漏流與葉片通道內(nèi)正常流動(dòng)流體發(fā)生摻混，增強(qiáng)泄漏流作用強(qiáng)度。但該結(jié)構(gòu)沒(méi)有使得葉片通道流動(dòng)損失增加，可以保證靜葉負(fù)荷穩(wěn)定。

(2)后掠懸臂靜葉設(shè)計(jì)不但會(huì)使得因泄漏流造成的損失增大，還同時(shí)會(huì)使得靜葉的總壓恢復(fù)系數(shù)減小，造成更大的壓強(qiáng)損失。對(duì)于靜葉的氣動(dòng)性能無(wú)明顯改善。

(3)彎造型懸臂靜葉設(shè)計(jì)雖然可以簡(jiǎn)化葉根部的流動(dòng)情況，減弱泄漏流的作用強(qiáng)度，但是對(duì)于懸臂靜葉的整體氣動(dòng)性能沒(méi)有明顯改善。

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