压气机作为航空发动机的核心部件之一,当飞机在极端和恶劣天气条件下时,尤其在发动机吞入较大的雨量时,会发生推力的减小甚至是空中停车,后果不堪设想。因此研究大暴雨/雹等恶劣天气条件下压气机的性能变化和雨水进入压气机后的叶片水膜形成情况,水膜对流场的影响情况是十分必要的,从而降低飞行中可能出现事故的概率,对于国防安全有着极其重要的意义,而我国在公开发表的文章中鲜有恶劣天气下,对发动机部件性能研究的内容。压气机的吞雨过程是一种雨水与空气之间时刻进行着复杂的动量、热量、质量交换的两相流动问题,雨滴的吞入会对压气机造成气动、机械和热力学方面的影响。对于以上问题,本文使用CFX软件,以NASA Stage35作为研究对象,分别对压气机的吞雨性能和参数变化,已经叶片水膜的变化情况和水膜的存在对气流的影响展开了相关研究,主要涉及的研究内容如下:1.对雨滴进入压气机后的情况进行了运动分析和传热传质分析。根据雨滴与壁面和气流的相互作用,建立了雨滴撞壁模型和气动力二次破碎模型;对离散相和连续相的双向耦合过程选取了水滴的传热模型。在所建模型的基础上,针对实际的天气条件选取了两个代表性的雨滴颗粒直径和起降时的典型速度,对不同的吞雨量和转速下的工况进行数值试验,研究对比不同吞雨条件下对压气机性能的影响情况。结果显示,吞雨条件下的压气机的喘振边界往右移动,堵塞边界往左移动,导致其裕度略有减小,稳定性下降,内部流场恶化。2.由于吞雨后机械效应的影响,开发了吞雨后压气机扭矩以及效率的计算方法,为研究吞雨对压气机性能变化的影响奠定理论基础。研究表明,吞雨会消耗更多轴功,造成压气机效率的大幅下降。3.对不同吞雨条件下叶片水膜的形成情况及水膜对流场的影响进行了研究。水膜的非定常研究采用Wall-Film模型代入定常结果作为初值,比较了不同吞雨条件下水膜的差异,以及吞雨对气动效应产生的影响。结果表明,水膜主要在压力面形成,水膜会达到一种动态稳定过程,且相邻水膜区域之间的厚度差会对流过区域处的气流产生偏折影响。