压气机是燃气涡轮发动机的核心部件之一,压气机叶顶间隙流是近年来重要的研究方向之一,许多针对性的控制方法也有效地改善了叶顶间隙流动状况,但也存在一些局限性或者负面的效果。为了进一步探究提高压气机性能和改善间隙流动状况的方法,本文基于压气机实验和CFX数值模拟软件,对某两级压气机进行数值模拟研究,分析其气动性能和内部流场,并对比实验结果;本文对压气机动叶叶顶做了加冠处理,并进行数值模拟,研究加冠处理的动叶在消除原有叶顶间隙的泄漏形式后,会对压气机产生何种影响,并与原压气机数值模拟的结果进行对比分析,研究动叶叶顶加冠处理的可行性,为压气机叶顶间隙流的控制研究提供参考,主要内容如下:1、数值模拟方法的验证。以两级跨音级轴流压气机为研究对象,采用数值模拟的方法得到压气机的不同转速下的性能特性曲线,并与实验结果进行对比分析,验证了数值模拟方法的可靠性。2、压气机内部流场的分析。分析了不同转速不同叶高截面在近峰值效率工况、近失速工况和阻塞工况的相对马赫数云图变化情况,揭示了压气机在近失速工况和阻塞工况的不稳定流态的分布情况,同时还分析了在标准转速下不同工况叶片表面极限流线图,从中展示了动静叶全叶高不稳定流态的特点。3、叶顶间隙流场的分析。叶尖泄漏是影响压气机气动性能另一重要因素,泄漏流形成的泄漏涡对主流流动有阻碍,随着向失速边界的靠近,泄漏涡低能团区域扩大,第一级动叶和第二级动叶泄漏涡低能团的特征有一定的区别,且泄漏流的主泄漏区与叶顶吸力面和压力面的静压分布有关。4、带冠动叶对压气机性能和内部流场的影响。对带冠压气机进行数值模拟,研究不同转速下带冠动叶对压气机性能和内部流场的影响,并与原压气机的计算结果进行对比与分析。结果表明:带冠压气机效率只在特定的某些转速范围内才有提升,且加冠处理不同动叶的影响情况也不一样;不同转速下叶冠加密封的压气机效率和压比都要高于没加密封的压气机,并且无密封的压气机失速边界明显向右移动,篦齿密封结构有效的降低了叶冠与机匣的间隙回流现象;加冠动叶消除了压气机原有的叶顶泄漏流引发的泄漏涡损失,叶冠角区会形成一个较大的旋涡,旋涡使气流产生大量分离;加冠叶型使第二级动叶在部分转速的气流折转角减小,做功量上有明显下降,由于第一级动叶叶冠角区无旋涡且消除了叶顶泄漏损失,使得加冠压气机的整机效率依然得到了提升,动叶加冠在一定程度上改善了压气机性能和叶顶区域流动。