【压气机流动控制技术研究进展的文献综述9700字】

压气机流动控制技术研究进展的文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u293压气机流动控制技术研究进展的文献综述 183981.1弯叶片技术在压气机中应用 1176351.2附面层抽吸技术在压气机中应用 2260211.3主/被动联合流动控制技术在压气机中应用 6229881.4非定常流动控制技术在压气机中应用 816830 14为了能够有效地抑制或消除压气机内流动分离，进而提升压气机气动性能，研究学者往往采取合适的流动控制方法来实现。鉴于此，接下来将对在压气机中应用的关键流动控制技术进行阐述。由于本论文关于流动控制技术的研究主要包括被动流动控制技术中反弯造型技术，主动流动控制技术中传统附面层定常抽吸与新型脉动抽吸，因此，与之相关性并不十分密切的流动控制技术不再作过多赘述。1.1弯叶片技术在压气机中应用通过近几十年弯叶片技术迅猛的发展，它已成为一种典型的被动流动控制技术并被大量研究学者成功地应用在压气机中。VonKarman实验室的Breugelmans[45]最先尝试通过弯叶片技术进一步提升压气机叶栅气动性能。通过一系列的实验研究发现，正弯曲可以减弱端区分离，从而降低叶栅损失。而在考虑参考附面层时，反弯的作用效果被凸显，有效地减小了总压损失。哈工大王仲奇院士及其团队[46-51]自上世纪90年代以来，针对弯叶片技术在压气机中的应用做了大量系统性地数值与实验探索，并获得了卓有成效的研究结果。钟兢军[52-54]研究发现，叶片正弯使得表面静压沿展向呈现出中间低而两端高的“C”型分布，角区分离被明显抑制，而叶片中部由于集中脱落涡的汇聚而提高了损失；叶片反弯则导致表面静压沿展向呈现出与叶片正弯相反的反“C”型分布，两端区的分离略有增强，但汇聚在叶片中部的集中脱落涡则被减弱，提升了叶片中部的通流能力，减小了二次流损失。陈绍文[55-56]通过实验和数值两种手段详细地分析了正弯对大折转角高负荷压气机叶栅的影响。他指出正弯能够显著地抑制角区分离，降低端区二次流损失，进一步增强端区气动负荷。姜斌[57-59]将弯叶片技术应用到跨音速风扇级改型设计中。研究结果表明，在动叶叶顶施加反弯，可以有效地减弱激波与泄漏涡相互作用，从而缓解了低能流体聚集，极大地增强通流能力，特别是叶顶泄漏流在压力面侧造成的高损失区域明显得到改善，整体上效率有所提升，如图1-14所示。出口截面效率分布[57]Efficiencycontouratrotoroutletjet[57]Bogod[60]实验研究了某中亚音速多级压气机的导叶栅采用不同弯曲型式对整个压气机级气动性能的影响。实验结果显示，当处于优化的运行工况范围内时，导叶栅正弯使得级效率提升了1.0%~1.5%；导叶栅反弯使得级效率在整个特性范围内最高提升了2.0%~3.0%。此外，北航宁方飞等人[61]借助弯叶片技术对某多级轴流压气机末级静叶进行优化设计时发现，优化后的末级静叶能够减弱末级动叶叶尖出口背压和气流角，加强动叶上端区通流能力，进而反过来也改善了静叶的角区流动，进一步提高了整机的气动性能。1.2附面层抽吸技术在压气机中应用附面层抽吸技术最早被Prandtl[62]应用在圆柱绕流上，后来这个技术又被成功应用到超声速进气道和外流翼型设计上[63-66]。上个世纪七十年代初，Loughery等人[67]将其应用到压气机静叶中，通过吸力面槽式抽吸有效地控制了流动分离，显著地提升了叶栅内部的通流能力。在接下来的近30年，由于相比于附面层抽吸技术在外流翼型中的应用，将其成功地应用到几何结构和内部流动都相对更复杂的压气机中面临着更多的技术难题，因此，在此期间，附面层抽吸技术并没有引起足够的重视，未能被视为有助于未来先进高性能压气机研发的关键流动控制技术。1997年，MIT的Kerrebrock团队[68-76]在之后的十多年时间里做了大量在压气机中应用附面层抽吸技术的数值与实验探索并获得一系列研究成果。具有代表性的研究成果是通过在动静叶吸力面及端壁采用附面层抽吸（见图1-15），抽吸率（抽吸量与进口流量的比值）为3.5%的情况下，设计出了总压比为3.4的单级风扇。自从附面层抽吸技术控制效果被Kerrebrock团队所证实，国内外研究学者对附面层抽吸技术的研究热情被极大地点燃，也成功地激发了压气机设计者们应用附面层抽吸技术去改善压气机性能的信心。MIT设计的单级吸附式压气机[73]Single-stageaspiratedcompressordesignedbyMIT[73]Hubrich[77]等人以跨音速压气机动叶为研究对象，借助数值模拟和实验手段验证了吸力面槽式抽吸可以有效降低流道内边界层厚度，加速通流效率，从而进一步拓宽动叶的运行范围。当抽吸率为2%时，扩压因子上限被提升到0.69，压比增加了10%。南航兰发祥等人[78-79]深入研究了吸力面槽式抽吸对跨、超音速压气机平面静叶栅气动性能的影响，如图1-16所示。实验结果表明，当抽吸槽处于槽道激波与分离点之间的位置并保证抽吸率足够大时，能够较显著地控制流动分离，降低总压损失，进而明显地改善叶栅的气动性能。吸力面槽式抽吸对跨、超音速压气机平面静叶栅气动性能的影响[79]Effectofslotsuctiononsuctionsurfaceonaerodynamicperformanceoftransonicandsupersoniccompressorcascade[79]哈工大陈绍文和郭爽等人[80-87]通过数值模拟和实验探索了吸力面和端壁槽式抽吸对高负荷压气机静叶栅性能的影响。研究发现，在抽吸率为1.5%时，附面层抽吸能够有效地削弱角区分离，抑制通道涡的发展，从而使得总压损失减小了15.5%[88]。此外，考虑到抽吸孔相对抽吸槽具有对叶片强度破坏更小，布置更为灵活的特点[89-93]，他们接下来通过孔式抽吸的方式将附面层抽吸技术应用到某1.5级低速压气机中，吸力面孔式抽吸使得静叶三维角区分离得到明显抑制，如图1-17所示，通过应用6.3%的抽吸率，总压比和效率可分别达到1.055和91%[94]。孔式抽吸对1.5级低速压气机气动性能的影响[94]Effectofholedsuctiononaerodynamicperformanceof1.5stagelowspeedcompressor[94]尽管上述研究已表明附面层抽吸技术能够极大地提高压气机的气动性能，但受到加工制造工艺、材料结构强度的制约，在叶片表面施加抽吸将给附面层抽吸技术在工程应用中带来一定程度的挑战，尤其是对高负荷压气机后几级，由于其叶片存在尺度小而薄的特点，在其内部开设抽吸腔室等附加装置具有较大难度。同时，北航柳阳威等人[95]通过对比分析不同抽吸方式对某高负荷压气机叶栅角区分离控制效果时发现，相比于吸力面抽吸，采用端壁抽吸可以更好地改善叶栅变攻角气动性能（图1-18）。因此，一些学者尝试仅通过端壁抽吸来实现对压气机性能的提升，并通过抽吸参数优化尽可能地最大化其控制效果。在不同攻角下吸力面和端壁抽吸的控制效果[95]ControleffectsofSuctiononsuctionsurfaceandendwallatdifferentincidence[95]Leishman[96-98]等人系统研究了抽吸量（占进口流量的3.5%和9%）和抽吸位置（近吸力面、流道中部、近压力面）对端壁附面层抽吸改善高负荷压气机叶栅性能的影响。结果表明，在靠近吸力面处抽吸，抽吸率为3.5%时，由于出现从抽吸孔局部溢出的抽吸流体与主流产生掺混现象，叶栅气动性能的改善并不明显；随着抽吸率升至9%，控制效果获得显著提升，角区分离被有效地抑制，流道内通流能力得到改善。当抽吸孔布置在流道中部或近压力测时，虽然在达到上述相同的抽吸率所需功耗有所减小，但控制效果并不理想，甚至在抽吸率为9%时，恶化了流场性能。同时，Gümmer[99]在高负荷压气机中应用附面层抽吸技术时也发现，抽吸位置对抽吸的控制效果具有较大影响，只有合理地选取抽吸位置，才能有效地改善整机的流动性能。当动叶机匣周向抽吸槽和静叶近吸力面侧端壁抽吸孔都位于最佳的抽吸位置时，分别采用1%和3%的抽吸率，能够减小沿机匣端壁回流的覆盖范围，缓解动叶叶顶附近流动堵塞程度，抑制静叶角区分离，从而降低流动损失。自从2010年起，德国宇航中心系统地探索了端壁附面层抽吸对高亚音压气机叶栅性能的影响。首先，Liesner等人[100-102]通过实验方式对比分析了四种不同端壁抽吸布置形式下叶栅气动性能与总压损失的变化。结果显示，随着抽吸率的增加，四种不同方案控制效果都变得更加明显。当抽吸率低于2%时，在近吸力面侧采用端壁槽式抽吸能够获取最佳的正效果；随着抽吸率超过2%，按照马蹄涡压力侧分支布置的端壁抽吸槽表现出较好的控制能力，当抽吸率达到5%时，几乎消除了角区分离，总压损失减小了38%，与之相对应地叶栅效率提高了2%。此外，Gbadebo[103]也观察到了在端壁抽吸的控制下角区分离被完全抑制的现象，只是在他的研究中采用的是近吸力面侧端壁槽式抽吸。在Liesner研究的基础上，Gmelin[104]考察了近吸力面不同位置处端壁槽式抽吸对角区分离的影响。结果发现，在相同的抽吸率下，端壁抽吸槽越靠近吸力面，控制效果越明显；在抽吸率为2%时，布置在最优位置处的端壁槽式抽吸可以使得总压损失减小约20%，静压升提高约16.5%。综上所述可知，尽管附面层抽吸技术在压气机中应用取得了一定的成果，但为了获取有效的控制效果，往往需要保证一个相对较大的抽吸量，由此会带来较多的抽吸功耗，这对压气机整体性能的提升是极其不利的。哈工大胡应交等人[105-106]针对单级高负荷超音速压气机，分别在静叶吸力面和端壁上施加了槽式抽吸，在总抽吸率为5.8%的情况下，实现了叶尖切线速度为370m/s，级总压比为2.56，的高性能的压气机设计指标，但是在未考虑抽吸量情况下的级效率为91%，当考虑抽吸量的影响时，级效率仅为83%，即使考虑到抽吸量被二次利用，级效率仍下降了4%，如图1-19所示。由此可以看出，过大抽吸率对压气机性能的影响是不能忽略的。因此，如何在相对较小的抽吸量下仍可实现对压气机性能的提升将是今后研究探索的重点。单级高负荷超音速压气机流量特性线[106]Flowcharacteristicsofasinglestagehighloadsupersoniccompressor[106]1.3主/被动联合流动控制技术在压气机中应用随着压气机气动负荷的不断提升，设计指标逐渐超出传统的研发水平，仅用单一的主动或被动流动控制方法对气动性能的改善可能难以满足设计要求。此外，非对称端壁或端弯与弯叶片或串列叶栅等不同被动流动控制方法相结合已成功地实现了对压气机气动性能进一步提升[107-114]。受到上述研究的启发，一些研究学者尝试将主动和被动流动控制方法合理地结合来进一步改善压气机内部流场状况，同时两类不同流动控制方法的有效结合也可能减少主动流动控制方法所需的功耗以及简化其所需的附加装置，为主动流动控制方法在工程上应用提供更大的可能。宋彦萍等人[115]将弯叶片与吸力面槽式抽吸方法结合应用于高负荷压气机叶栅。数值结果表明，相比于单一吸力面槽式抽吸，此种结合控制方法更有效地实现了流道内高效流动，更明显地减小了端壁损失。赵桂杰[116]通过数值模拟研究了弯掠造型技术与附面层抽吸技术在压气机中的控制效果，结果表明，联合控制技术充分发挥了弯掠造型技术控制叶栅端部附面层流动以及附面层抽吸改善叶栅中部流动状态的优势，能够将两种控制技术各自对叶栅流动的有利作用较好地叠加从而实现更佳的控制效果，此时使得总压损失达到29%的降幅，而且联合流动控制技术使得出口流场更均匀，进一步抑制了角区分离。同时，曹志远等人[117]尝试将弯叶片与吸力面局部槽式抽吸相结合，也获得了类似的结论。丁骏[118-122]借助数值模拟详细地研究了不同弯角、抽吸布局等多种结合方式下对压气机叶栅流场性能的影响。研究发现，弯叶片与吸力面槽式抽吸相结合，可在减小抽吸所需功耗的情况下实现对角区分离抑制；然而，针对端壁槽式抽吸布局，叶片弯角过大将会提升损失。因此，他建议对结合方式需要合理地选择。李龙婷等人[123-127]通过将弯叶片与射流旋涡发生器相结合来提升叶栅内部流动性能，降低总压损失。结果显示，在设计工况下，叶栅内角区分离不明显，结合方法反而导致流场的恶化。随着攻角的增加，加剧了流道内角区分离，结合方法的控制效果逐渐增强，流场性能得到逐渐改善。然而，当攻角增大到10°时，分离充满至全叶高，结合方法的控制效果将不在明显。张龙新等人[128-131]建立了串列叶栅与端壁附面层抽吸相结合的联合流动控制技术，如图1-20所示，将其成功地应用到扩压因子大于0.6的高负荷压气机静叶，有效地削减了角区分离，从而总压损失得到明显降低。同时，为了进一步改善端区二次流，在上述结合方法的基础上，他们又将非轴对称端壁融入其中，提升了串列叶栅与端壁附面层抽吸结合的流动控制方法在变工况下的控制效果。串列叶栅与端壁附面层抽吸相结合的联合流动控制技术[128]Combinedflowcontroltechnologyoftandemcascadeandendwallboundarylayersuction[128]Liesner等人[132-133]根据翼刀与附面层抽吸各自改善流场的特征，提出了将这两种控制方法相结合的联合流动控制方法，如图1-21所示。以某高速压气机叶栅为研究对象，分别在端壁采用附面层抽吸，在吸力面采用翼刀来实现叶栅性能的进一步提升。实验结果显示，翼刀有效地阻碍了端区二次流径向迁移，致使流道中部几乎呈现二维附着流动，端壁附面层抽吸使得大部分聚集在翼刀与端壁之间的低能流体被有效地吸除，从而改善了叶栅内的通流能力。此外，与单一采用端壁附面层抽吸方案对比，联合流动控制方法在更小抽吸量的情况下实现了相同的控制效果，进一步降低了抽吸功耗。翼刀与端壁附面层抽吸相结合的联合流动控制技术[132]Combinedflowcontroltechnologyofboundarylayerfenceandendwallboundarylayersuction[132]1.4非定常流动控制技术在压气机中应用近些年，越来越多的研究发现，相比于传统的定常流动控制技术，非定常流动控制技术无论是在外流翼型领域还是内流叶轮机械领域都展现出可以更有效、更精细地抑制或消除流动分离，改善控制对象气动性能的特性，被视为是极具发展潜力的流动控制技术。其中，以脉动射流[134-149]、合成射流[150-169]、非定常等离子体[170-174]和非定常脉动声激励[175-180]为代表的非定常流动控制技术吸引了大量研究学者的青睐。为了在有限的篇幅内，尽可能阐明与本文研究更为相关的非定常流动控制技术研究现状，下面主要对两种典型的非定常流动控制技术——脉动射流和合成射流作较为详细地阐述；此外，由于本文的研究对象仅为压气机，因此，将更多关注点集中到脉动射流和合成射流在压气机中的应用，在外流及叶轮机械其他部件中的应用在此也不作过多介绍。1.4.1脉动射流Hecklau等人[146-149]以低速高负荷压气机叶栅为研究对象，针对吸力面和端壁脉动射流对叶栅气动性能的影响开展了一系列的数值与实验研究，如图1-22所示。研究发现，在端壁施加脉动射流能够有效减弱壁角涡，从而改善流道内的通流能力；吸力面脉动射流主要对尾缘处附面层分离具有较大的抑制作用。当将上述两个位置的脉动射流联合施加时，叶栅气动性能得到进一步改善，静压升提高了8%~9%，总压损失减小了13%。此外，他们又将脉动射流与传统的定常射流进行了对比分析。结果显示，在相同的射流系数下，脉动射流的控制效率要远高于定常射流，压比最高增幅是定常射流情况下的大约1.6倍。以此为基础，Staats等人[181]又应用相同压气机叶型，实验研究了非定常脉动出口气流条件下，端壁脉动射流对叶栅内分离流动及损失的影响。研究表明，仅在端壁激励的作用下，对叶栅中部的流动分离控制效果并不明显，但角区失速得到极大缓解，总压损失降低了4%，静压升提高了7.5%。基于与Staats同样的研究背景，为了更有效地改善叶栅通流内流以及减缓尾迹对下游动叶的干扰，Kiesner等人[182]提出了多变量闭环主动控制策略，通过在尾缘和端壁同时采用脉动射流，尾迹尺度减小了33%，静压升增幅了5%。同时，国内外研究学者发现射流控制性能的关键激励参数需要进行较为深入地研究以便获取更优的控制效果。Tiedemann等人[183]针对高亚音速高负荷压气机叶栅，借助实验研究对脉动射流的射流量、激励频率、占空比等参数进行了流场特性和影响规律分析。研究结果表明，随着射流量和占空比的增加，正效果越明显，然而随着激励频率的增加，激励效果显著减小，甚至在激励频率为300Hz时，导致效果恶化。同时，他们也发现，在获取相同的静压升增幅时，相对于定常射流，脉动射流的射流量减小了25%，验证了脉动射流控制效果的高效性。然而，在Evans的研究[145]中发现，在减小相同的总压损失方面，与定常射流相比，只有通过合理地选取激励参数，脉动射流的控效效果才会更优，基于最佳的激励参数时能够使得激励动量系数减小40%。此外，他们指出，决定脉动射流控制效果的激励动量系数、激励频率和激励角度等参数是相互影响的，并不孤立。陈聪[184]也以高亚音速高负荷压气机叶栅为研究对象，关于射流量对脉动射流的影响中却得出了与Tiedemann的研究[183]并不同的结果，他指出，由于在小的射流量下，对流场的影响有限，过大的射流量会提升掺混损失，因此，随着的射流量的增加，正效果先增强后减弱，存在一个控制效果最佳的射流量。脉动射流对压气机叶栅气动性能的影响[146-149]Effectofpulsedjetonaerodynamicperformanceofcompressorcascade[146-149]由上述可知，尽管大量研究学者对脉动射流进行了参数化研究，但并没有获取具有一致性和普适性的结论，并且都是在特定的几何模型和运行状态下所得到的结论也可能具有一定程度上的局限性。为此，一些研究学者对脉动射流的作用机理展开深入细致的研究以便更有指导性地设计激励参数来实现控制效果的最大化。Evans等人[144]通过实验研究发现，脉动射流控制压气机叶栅流道内角区分离的作用机理与传统的定常射流并不相同，在脉动射流的作用下，会导致展向旋涡卷起并逐渐发展成较大尺度的旋涡结构，进而加强了与附面层内低能流体的掺混，从而实现了对流动分离的抑制。Hecklau等人[147-149]借助PIV测试手段获取了压气机叶栅流道内瞬态涡量分布，进一步揭示了脉动射流抑制压气机流动分离的作用机理，如图1-23所示。实验结果表明，在脉动射流激励触发的起始阶段会生成一对旋向相反的旋涡结构。这对旋涡结构将随着主流向下游移动，在此过程中顺时针旋向旋涡变得更加聚集，而逆时针旋向旋涡将持续向叶片表面附面层输送能量直至最后消散，当激励射流量向减小相位方向发展时，射流流体将附着在叶片表面，从而提升了分离附面层的稳定性。在脉动射流激励关闭的起始阶段，旋向相反的旋涡对被破碎，流道内低能流体区开始向尾缘移动，然而旋涡对上游的附面层仍保证再附状态直至下一个激励周期的开始。北航周晓勃等人[185]认为脉动射流所诱发的旋涡结构能够显著地削减分离剪切层的强度，进而抑制了压气机叶栅内的角区分离。相位平均速度场及壁面脉动射流诱导的涡量分布[146-149]Phase-averagedvelocityfieldswithvorticityinducedbythewallpulsedjet[146-149]南航黄国平等人[186-190]在总结现有的脉动射流作用机理的基础上，结合压气机内部流动特性，建立了一种新型的脉动射流——无源引气微脉动射流，如图1-24所示，并提出了可反映其动态混沌特性的简化模型，借助此模型探索了无源引气微脉动射流改善流场性能的作用机理。研究表明，当激励频率为主频的半倍频和二倍频时，系统会由混沌运动向不稳定的周期轨道转变；然而当激励频率为主频的一倍频和三倍频时，系统由混沌运动向稳定的周期轨道转变，此时控制效果更佳。在控制效果较优的激励状态下，流场内绝大多数的流体质点的运动特性会趋于平直流动模式，尽管还有少数的流体质点仍处于混沌状态，但流场与施加的激励信号已呈现出较明显的自同步现象。同时，随着激励幅值的增强，有效控制的流体质点在流场中所占的比例会逐渐提升，流场从宏观上表现为更加有效，性能被更明显地改善。最大Lyapunov指数随激励频率的变化规律[186]VariationofmaximumLyapunovexponentwithexcitationfrequency[186]1.4.2合成射流Matejka等人[191]实验研究了合成射流对低速压气机叶栅气动性能的影响。他们指出，合成射流相对于附面层射流和抽吸具有更好的控制效率，通过引入能量效率来评估合成射流的控制效率，基于最优方案，总压损失和二次流损失分别减少了约2%和6%，能量效率为-0.84，此效率值意味着消耗的能量约占节约能量的一半。同时，关于合成射流的能量效率，Zander等人[154-155]通过实验研究也得到了与Matejka的研究[191]一样的结论，进一步验证了合成射流具备控制相对高效的特点，如图1-25所示。DeGiorgi等人[158]借助大涡模拟数值方法探索了合成射流和定常射流对低速高负荷压气机叶栅内部流场的影响。结果证明，在保证相同的射流量时，相对于定常射流，合成射流能够更有效地控制流动分离，总压损失减小量是定常射流的2倍。基于合成射流在低速压气机叶栅中所展现出的较好改善流场性能的特征，Gulley[192]、Benini[168-169]等人分别将合成射流引入到低速多级轴流压气机和跨声速压气机动叶中来进一步提升性能。Gulley等人[191]的实验结果显示，在射流量不足进口流量0.1%的情况下，明显地抑制了静叶角区分离，使得总压损失减小了4%。Benini等人[168-169]研究发现，合成射流能够减弱吸力面激波/附面层干涉，进而降低了附面层厚度，并且极大地缓解了由激波与间隙涡相互作用所引起的低能流体在叶顶附近的堆积，从而显著地提升了流道内的通流能力，在近失速运行工况下，效率提高了1.4%，失速裕度也获得进一步提升。合成射流控制前后总压损失和速度比以及总压损失差云图的变化[154-155]VariationofPressurelossandvelocityratioandcontouroftotalpressurelossdifferencewithandwithoutsyntheticjet[154-155]国内外研究学者在研究合成射流的过程中也发现，激励角度、激励频率、激励幅值（或射流量）和激励位置等参数对合成射流的控制效果有较大影响。Zander等人[154]在合成射流抑制高负荷压气机叶栅流动分离的研究中发现，只有合理地选取激励参数，才能获得较佳的正效果。总体来说，较小角度（35°）的射流得到的正效果要优于垂直射流（90°）；当无量纲激励频率（斯特劳哈尔数）大于1时，激励效果较明显；最佳激励幅值对应着射流速度与进口速度比为1；最佳激励位置紧邻分离点上游。然而，郑新前[193]以与Zander叶型不同的低速压气机叶栅为研究对象，针对合成射流激励参数的研究中却得到了与Zander研究[154]不相同甚至相矛盾的结论。他们指出，当射流角度与叶型垂直时，正效果更优；随着激励幅值的增加，控制效果更明显；最佳激励频率约为脱落涡固有频率；最佳激励位置在分离点附近。由上述可知，合成射流也表现出与脉动射流相类似的特征，在不同的几何模型和运行状态下所得到的结论并非完全一致。由此可见对合成射流的改善流场性能的作用机理有进一步深入的认识和掌握是非常有必要的，这将有助于针对不同运行工况更合理地选取激励参数。因此，Zander[155]，DeGiorgi[157-159]，郑新前[151,193]等人也对合成射流的控制机理展开了详细地研究。Zander等人[155]的研究表明，合成射流改善流场性能的主要原因是由于非定常激励的引入导致流道内轴向湍动能被显著地加强，进而增强了流动掺混并有效地促使角区旋涡与中径分离区之间形成的剪切层向中径处移动，从而提升了叶栅通流效率，降低了总压损失。DeGiorgi等人[157-159]关于合成射流在压气机叶栅中作用机理的研究也得到了类似的结论，合成射流激励器附近的流场在非定常激励的作用下会产生附加的旋涡结构，湍动能随之增加，促使附面层内低能流体与高能主流间进行动量交换，进而增强了附面层低能流体抵抗逆压梯度的能力；同时，合成射流也有效地抑制了壁角涡。上述这两方面的作用结果被认为是叶栅流场性能改善的重要原因。郑新前等人[151,193]通过一系列关于合成射流在压气机中应用的数值和实验研究，借助非定常耦合流型理论，将合成射流的作用机理归结为合理地组织流场中多尺度脉动旋涡之间的相互耦合关系，即合成射流非定常激励的引入能够使得压气机内部流场的时空结构由杂乱无序的非定常自然流态转化为更加有序的非定常耦合流态，从而实现对流场性能的改善，如图1-26所示。合成射流控制前后速度相位图的变化[154-155]Variationofvelocityphasediagramwithandwithoutsyntheticjet[154-155]通过上面的论述可知，在近些年里，尽管人们对非定常流动控制技术的研究从未停止，但往往多数研究是借助参数优化分析来获取总性能的提升作为主要研究目的，而有关在压气机中应用非定常流动控制技术抑制流动分离，改善性能的机理研究仍不够充分和完善，并没有形成相对完备、公认和普适性的阐述，这势必要求对非定常流动控制技术作用机理的探索要更深入和透彻，为此，仍需要研究学者在此方面做更多、更细致的研究工作。梁琴琴.美国典型航空发动机发展计划及对技术创新的影响[J].全球科技经济瞭望,2015,30(7):68-76.刘大响.一代新材料,一代新型发动机:航空发动机的发展趋势及其对材料的需求[J].材料工程,2017,45(10):1-5.陈懋章.风扇/压气机技术发展和对今后工作的建议[J].航空动力学报，2002,17(1):1-15.刘永泉,刘太秋,季路成.航空发动机风扇/压气机技术发展的若干问题与思考[J].航空学报,2015,36(8):2563-2576.刘永泉.航空动力技术发展展望[J].航空科学技术,2011(4):1-3.张恩和.对我国军用航空发动机发展的思考[J].航空发动机,2001,3:1-3.CumpstyNA.CompressorAerodynamics[M].NewYork:JohnWileyandSones,1989.HawthorneWR,WangC,TanCS,etal.TheoryofBladeDesignforLargeDeflections:PartI-twodimensionalcascade[J].ASMEJournalofEngineeringforGasTurbinesandPower.1984,106:346~353.TanCS,HawthorneWR,MccuneJE,etal.TheoryofBladeDesignforLargeDeflections:PartII-annularcascade[J].ASMEJournalofEngineeringforGasTurbinesandPower.1984,106:354~365.TysonHN.Three-DemensionalInterferenceEffectofaFiniteNumberofBlade:InanAxialTurbomachine[R].CaliforniaInstituteofTechnologyReportE191,1952.SmithLH.AxialCompressorAerodesignEvolutionatGeneralElectric[J].ASMEJournalofTurbomachinery,2002,124(3):321-330.HorlockJH,LakshminarayanaB.SecondaryFlows:Theory,ExperimentandApplicationinTurbomachineryAerodynamics[J].AnnualReviewofFluidMechanics.1973,5:247-280.陈懋章.叶轮机气动研究现状与发展趋势[A].航空百年动力分论坛大会报告.北京,2003.DringRP,JoslynHD,HardinLW.AnInvestigationofAxialCompressorRotorAerodynamics[J].ASMEJournalofEngineeringforPower,1982,104(1