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设计马赫数下高负荷压气机叶栅流动损失的参数化调控
1
作者 阚晓旭 雷浩东 +1 位作者 吴宛洋 钟兢军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期41-55,共15页
为有效预测、调控高负荷压气机平面叶栅的旋涡结构与流动损失,本文以某高负荷的可控扩散叶型(CDA)拉伸生成的平面叶栅为研究对象,采用数值计算方法、损失权重系数分析方法研究了在几何、气动变量条件下,叶栅流道内的旋涡结构与流动损失... 为有效预测、调控高负荷压气机平面叶栅的旋涡结构与流动损失,本文以某高负荷的可控扩散叶型(CDA)拉伸生成的平面叶栅为研究对象,采用数值计算方法、损失权重系数分析方法研究了在几何、气动变量条件下,叶栅流道内的旋涡结构与流动损失之间的关联性。揭示了稠度,安装角和进、出口几何角等参数变化影响旋涡结构损失与出口截面损失的作用机理,建立了相对完整的各几何参数影响流动损失及损失权重系数的参数化表达式。结果表明:根据参数化表达式来对不同参数下的最优解进行预测后,各单参数变量下对应的最佳优化结果平均绝对误差不超过3%,对于影响损失较大的几何参数的损失权重系数预测时,平均绝对误差不超过6%。通过本文所提出的参数化方法,与传统损失模型相比,在计算高负荷压气机叶栅流动损失方面的精度得到了显著提升,一些预测精度提升了一个数量级。本文以最佳参数预测、重构一套优化叶栅,实际数值计算结果表明,相较于原型叶栅,优化叶栅出口截面损失下降了11.18%,扩压能力提升了8.04%,达到了定性预测的目的。 展开更多
关键词 压气机 平面叶栅 旋涡结构 流动损失 参数化方法 优化重构
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叶尖小翼周向最宽位置对高负荷压气机级特性影响的研究
2
作者 赵傲 胡义 +1 位作者 吴宛洋 钟兢军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期70-81,共12页
针对叶尖小翼扩稳技术,采用数值方法在改变叶尖小翼宽度的基础上,考虑了叶尖小翼几何形状的周向最宽位置对高负荷压气机级性能的影响。研究结果表明,叶尖小翼宽度越大且最宽位置靠近叶片两端时,压气机级的稳定工作裕度的提升越明显。叶... 针对叶尖小翼扩稳技术,采用数值方法在改变叶尖小翼宽度的基础上,考虑了叶尖小翼几何形状的周向最宽位置对高负荷压气机级性能的影响。研究结果表明,叶尖小翼宽度越大且最宽位置靠近叶片两端时,压气机级的稳定工作裕度的提升越明显。叶尖小翼宽度为2.0倍叶顶宽度时,且周向最宽位置位于转子前缘25%轴向弦长时,叶尖小翼最多使叶顶泄漏流的质量流量减少了7.66%,提升了压气机级通道内流体的轴向速度,抑制了转子及静子叶片叶表的分离情况,从而延缓了压气机级的失速,压气机级的稳定工作裕度提升了29.18%。 展开更多
关键词 高负荷压气机 叶尖小翼 级特性 稳定工作裕度 数值研究
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凹槽对多翼离心风机气动性能和噪声的影响
3
作者 李蓝宇 韩吉昂 +1 位作者 张文渔 钟兢军 《中国科技论文》 CAS 2024年第7期785-793,共9页
为降低多翼离心风机噪声,改善其气动性能,采用数值模拟方法研究了蜗舌处不同凹槽分布对多翼离心风机气动性能和噪声的影响。结果表明:凹槽减弱了叶轮出口射流-尾迹与蜗舌壁面干涉作用,叶轮与蜗舌之间的通道内部高涡量减小,流动稳定性增... 为降低多翼离心风机噪声,改善其气动性能,采用数值模拟方法研究了蜗舌处不同凹槽分布对多翼离心风机气动性能和噪声的影响。结果表明:凹槽减弱了叶轮出口射流-尾迹与蜗舌壁面干涉作用,叶轮与蜗舌之间的通道内部高涡量减小,流动稳定性增强。蜗壳壁面附面层厚度减小,回流及旋涡情况改善,反向压差引起的流动阻力减小,流动损失减小,出口气流动能提升,风量增大。L50G11型多翼离心风机风量增幅为3.17%,全压效率降幅为4.81%,气动性能变化不大;监测点的平均噪声降低,最大平均噪声降幅为4.7 dB,降噪效果最突出;L75G22型多翼离心风机监测点平均噪声值最大降幅为3.51 dB,噪声情况改善;风量增幅为4.30%,全压效率增幅为3.34%,气动性能优势明显。 展开更多
关键词 多翼离心风机 蜗舌 凹槽 气动性能 噪声
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吸力面翼刀控制压气机叶栅二次流的实验研究 被引量：15
4
作者 钟兢军 王会社 +2 位作者 刘慧娟 李卫军 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期188-191,共4页
在低速风洞上通过详细测量叶栅的出口流场 ,研究了叶片吸力面上不同高度处加翼刀对压气机叶栅损失和二次流的影响。实验结果表明 ,合理地选择翼刀安装位置 ,可有效地控制压气机叶栅的二次流 ,降低叶栅的总损失。
关键词 实验研究 压气机叶栅 吸力面翼刀 二次流 叶栅损失
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五孔探针非对向测量法在风洞自动测试系统的应用 被引量：17
5
作者 钟兢军 宋彦萍 +1 位作者 芦文才 徐文远 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期61-64,共4页
从五孔探针的校准和使用方法出发，讨论了在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法的可行性，给出了各种校准曲线和气动参数计算公式，分析了不同测量方法对实验结果的影响。结果表明，在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法是提高测... 从五孔探针的校准和使用方法出发，讨论了在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法的可行性，给出了各种校准曲线和气动参数计算公式，分析了不同测量方法对实验结果的影响。结果表明，在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法是提高测试速度、保证测试精度的行之有效的手段之一。 展开更多
关键词 五孔探针 非对向测量法 风洞 测试系统
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多级压气机中可控扩散叶型研究的进展与展望 第一部分 可控扩散叶型的设计与发展 被引量：25
6
作者 钟兢军 王会社 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期205-211,共7页
可控扩散叶型 ( CDA)的优化设计是目前国外对亚音、跨音速压气机叶型研究的主要内容之一。本文对CDA研究的必要性、CDA产生的背景、第一代 CDA和考虑端部流动的第二代 CDA的特点及设计方法进行了综述。 CDA起源于超临界机翼翼型 ,通过... 可控扩散叶型 ( CDA)的优化设计是目前国外对亚音、跨音速压气机叶型研究的主要内容之一。本文对CDA研究的必要性、CDA产生的背景、第一代 CDA和考虑端部流动的第二代 CDA的特点及设计方法进行了综述。 CDA起源于超临界机翼翼型 ,通过控制吸力面的扩压过程 ,消除或减弱激波、降低损失、增加可用冲角范围。围绕这一设计准则和目标 ,提出了很多设计方法 ,归纳起来主要有反问题设计方法和正问题设计方法。国内对 CDA的研究起步较晚 ,且大都集中在理论和设计方法的研究上。 展开更多
关键词 压气机 可控扩散叶型 设计方法 飞机 推进系统
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压气机叶栅中应用弯曲叶片的研究 被引量：20
7
作者 钟兢军 苏杰先 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期7-12,共6页
从弯曲叶片控制叶栅二次流的机理出发，讨论了压气机叶栅中应用弯曲叶片的特殊性，并根据国内外的有关文献和通过实验所取得的研究结果，分析了压气机叶栅中应用弯曲叶片的国内外研究现状、实际应用情况及未来的发展前景。
关键词 压气机 叶栅 弯曲叶片 航空发动机 二次流
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稠度对弯叶片压气机叶栅特性的影响 被引量：10
8
作者 钟兢军 王苇 +1 位作者 苏杰先 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期163-166,共4页
对压气机叶栅中采用弯曲叶片后，叶栅气动特性与叶栅稠度的关系进行了实验研究。结果表明，随叶栅稠度的增加，叶栅损失在大部分冲角下呈增高的趋势。在正弯曲叶栅中，对应最小损失的冲角出现在正冲角下；在反弯曲叶栅中，对应最小损失... 对压气机叶栅中采用弯曲叶片后，叶栅气动特性与叶栅稠度的关系进行了实验研究。结果表明，随叶栅稠度的增加，叶栅损失在大部分冲角下呈增高的趋势。在正弯曲叶栅中，对应最小损失的冲角出现在正冲角下；在反弯曲叶栅中，对应最小损失的冲角为负冲角。为了降低损失，正弯曲叶栅的稠度应低于直叶栅，而反弯曲叶栅在与直叶栅相当的稠度下，具有良好的冲角特性且叶栅损失降低。 展开更多
关键词 压气机 叶栅流动 稠度 航空发动机
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进口附面层厚度对弯叶片扩压叶栅损失的影响 被引量：8
9
作者 钟兢军 刘毓国 +1 位作者 苏杰先 王仲奇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期553-557,共5页
本文通过人工加厚叶栅进口附面层厚度，考察了叶搬进口附面层厚度对弯叶片扩压叶栅损失的影响．实验结果表明，进口附面层厚度增加时，叶栅两端区二次流增强，叶栅损失增大．采用正弯曲叶片在参考进口附面层状态和人工加厚附面层时均未... 本文通过人工加厚叶栅进口附面层厚度，考察了叶搬进口附面层厚度对弯叶片扩压叶栅损失的影响．实验结果表明，进口附面层厚度增加时，叶栅两端区二次流增强，叶栅损失增大．采用正弯曲叶片在参考进口附面层状态和人工加厚附面层时均未得到叶栅损失的降低，而反弯曲叶栅损失的降低出现在参考进口附面层状态下． 展开更多
关键词 进口附面层 弯叶片 扩压叶栅 损失 叶轮机械
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压气机叶栅内二次流的数值研究 被引量：6
10
作者 钟兢军 王会社 +1 位作者 贾剑波 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期398-401,共4页
本文应用 Beam-Warming近似隐式因子分解格式以及 MML代数湍流模型 ,采用拟压缩性方法求解雷诺平均拟压缩 N-S方程组 ,对压气机叶栅内三维粘性流场进行了数值研究。结果发现 ,在给定的流动条件下 ,叶栅内有多涡系组成的二次流旋涡结构... 本文应用 Beam-Warming近似隐式因子分解格式以及 MML代数湍流模型 ,采用拟压缩性方法求解雷诺平均拟压缩 N-S方程组 ,对压气机叶栅内三维粘性流场进行了数值研究。结果发现 ,在给定的流动条件下 ,叶栅内有多涡系组成的二次流旋涡结构。这些涡系的产生、发展、破裂以及相互作用显示了叶栅通道内三维流动的主要特征并对流动损失具有重要影响。计算结果与实验结果比较 ,两者吻合较好。 展开更多
关键词 压气机 叶栅 二次流 三维粘性流场 雷诺平均N-S方程组 叶轮机械
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叶片倾斜和弯曲对扩压叶栅出口流场的影响 被引量：14
11
作者 钟兢军 苏杰先 +1 位作者 王仲奇 陈莹 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期29-34,共6页
本文对具有常规直叶片、周向正倾斜２５０叶片和正弯曲叶片组成的三种压气机平面叶栅在平面叶栅低速风洞上进行了实验研究，详细测量了零冲角下三种叶栅的出口流场，通过实验结果的分析比较，并与流场显示结果及叶片表面静压测量结果相... 本文对具有常规直叶片、周向正倾斜２５０叶片和正弯曲叶片组成的三种压气机平面叶栅在平面叶栅低速风洞上进行了实验研究，详细测量了零冲角下三种叶栅的出口流场，通过实验结果的分析比较，并与流场显示结果及叶片表面静压测量结果相结合，讨论了叶片倾斜和弯曲对扩压叶栅出口流场的改善作用。 展开更多
关键词 叶片弯曲 扩压叶栅 出口流场
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压气机叶栅壁面拓扑和二次流结构分析 被引量：13
12
作者 钟兢军 苏杰先 王仲奇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期40-44,共5页
本文从涡动力学原理出发，根据实验测量和流场显示结果，对压气机平面叶机的壁面拓扑和叶栅二次流结构进行了研究．由叶栅壁面拓扑分析和二次流结构可知，叶栅的通道涡较强，出口集中脱落涡和角区分离泡的存在，造成了叶栅两端区较高的... 本文从涡动力学原理出发，根据实验测量和流场显示结果，对压气机平面叶机的壁面拓扑和叶栅二次流结构进行了研究．由叶栅壁面拓扑分析和二次流结构可知，叶栅的通道涡较强，出口集中脱落涡和角区分离泡的存在，造成了叶栅两端区较高的二次流损失，并且随叶栅来流冲角的提高，旋涡出现破裂，二次流损失进一步提高． 展开更多
关键词 压气机叶栅 二次流结构 叶轮机构 拓扑
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端壁翼刀控制压气机叶栅二次流的数值研究 被引量：8
13
作者 钟兢军 刘艳明 冯国泰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期816-821,共6页
对CDA常规直叶栅和4种端壁翼刀方案下叶栅内三维粘性流场进行了数值研究。分析表明,端壁不同位置上的翼刀不同程度上都阻断了近端壁区域压力面至吸力面的二次流动,翼刀上方偏向吸力面侧有反向"翼刀涡"产生,通道涡的强度被削弱... 对CDA常规直叶栅和4种端壁翼刀方案下叶栅内三维粘性流场进行了数值研究。分析表明,端壁不同位置上的翼刀不同程度上都阻断了近端壁区域压力面至吸力面的二次流动,翼刀上方偏向吸力面侧有反向"翼刀涡"产生,通道涡的强度被削弱;距压力面30%节距位置为安装端壁翼刀的最佳位置,可使损失降低7%～9%。计算结果和实验结果吻合较好。 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 压气机叶栅 翼刀 二次流 损失
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不同冲角下弯曲扩压叶栅出口流场的实验研究 被引量：6
14
作者 钟兢军 苏杰先 +1 位作者 王仲奇 吴继权 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第3期284-289,共6页
本文在不同冲角下对直叶片、正倾斜叶片、正弯曲叶片和Ｓ型叶片组成的四种平面扩压时栅的出口流场进行了详细的实验研究。通过与常规直叶栅的对比，分析了正倾斜叶栅降低根区二次流损失的原因，阐述了正弯曲叶栅在正冲角下改善叶栅两端... 本文在不同冲角下对直叶片、正倾斜叶片、正弯曲叶片和Ｓ型叶片组成的四种平面扩压时栅的出口流场进行了详细的实验研究。通过与常规直叶栅的对比，分析了正倾斜叶栅降低根区二次流损失的原因，阐述了正弯曲叶栅在正冲角下改善叶栅两端区流动状况，降低能量损失的机理和Ｓ型叶栅降低根区损失、总损失系数对冲角变化不敏感的原因。结果表明，扩压叶栅中采用正弯曲叶片在一定条件下是可行的。 展开更多
关键词 冲角 出口流场 叶片 叶栅 航空发动机 压气机
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弯叶扩压叶栅壁面静压分布实验研究 被引量：4
15
作者 钟兢军 苏杰先 +1 位作者 王仲奇 陈莹 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期255-258,共4页
在零冲角下，对常规直叶片、正倾斜和正弯曲叶片组成的３种平面扩压叶栅的叶片表面和端壁静压分布及相应的出口流场进行了实验研究，实验表明叶片正弯曲可得到叶片表面上沿叶高的Ｃ形压力分布，叶片倾斜和弯曲可消除壁角区低能流体的堆... 在零冲角下，对常规直叶片、正倾斜和正弯曲叶片组成的３种平面扩压叶栅的叶片表面和端壁静压分布及相应的出口流场进行了实验研究，实验表明叶片正弯曲可得到叶片表面上沿叶高的Ｃ形压力分布，叶片倾斜和弯曲可消除壁角区低能流体的堆积，降低端部损失，延缓壁角失速，改善叶栅气动性能。 展开更多
关键词 叶栅试验 压力分布 静压力 压气机
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融合式叶尖小翼对低速压气机转子气动性能的影响 被引量：15
16
作者 钟兢军 韩少冰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期749-757,共9页
为了进一步揭示融合式叶尖小翼对压气机转子间隙流动的影响机理,采用数值模拟方法对低速压气机转子加装叶尖小翼控制间隙流动进行研究,着重考察了不同几何宽度及安装方式小翼对转子气动性能的影响。结果显示,叶尖小翼改变了转子中的泄... 为了进一步揭示融合式叶尖小翼对压气机转子间隙流动的影响机理,采用数值模拟方法对低速压气机转子加装叶尖小翼控制间隙流动进行研究,着重考察了不同几何宽度及安装方式小翼对转子气动性能的影响。结果显示,叶尖小翼改变了转子中的泄漏涡轨迹,影响着叶片吸力面附面层的分离程度,适当几何宽度的压力面小翼可以在压气机转子效率略有降低的情况下使其失速点流量系数减小8.20%。 展开更多
关键词 融合式叶尖小翼 低速压气机转子 间隙流动 数值研究
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跨声速压气机转子流场特性的数值研究 被引量：3
17
作者 钟兢军 高宇 +1 位作者 李晓东 姜雪红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1795-1801,共7页
为研究跨声速压气机转子在设计转速下的内部流场特性,探索其流动机理,考察激波位置及成因,利用三维数值模拟方法对其进行了数值研究。结果表明,该跨声速压气机转子在设计转速下高效工作范围较宽,喘振裕度约为27.15%。近堵塞工况时,转子... 为研究跨声速压气机转子在设计转速下的内部流场特性,探索其流动机理,考察激波位置及成因,利用三维数值模拟方法对其进行了数值研究。结果表明,该跨声速压气机转子在设计转速下高效工作范围较宽,喘振裕度约为27.15%。近堵塞工况时,转子叶片前缘出现一道脱体的弓形激波,转子叶片流道内也存在一道正激波,激波位置随背压升高向叶片前缘移动;最高效率工况时,叶片前缘叶尖相对马赫数达到1.5。近失速工况时,流道内正激波消失。转子叶顶间隙处存在强烈的激波与附面层及间隙泄漏流的相互作用,该处熵值随背压升高而增大,高熵区随激波前移而向转子叶片前缘移动。 展开更多
关键词 跨声速压气机 流场特性 数值研究 激波 叶顶间隙
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膨胀型面造型方式对超声速膨胀器流场及性能的影响 被引量：3
18
作者 钟兢军 黄振宇 +1 位作者 杨凌 韩吉昂 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第35期6329-6337,共9页
为了获得综合性能较优的膨胀器结构,对所设计3种膨胀型面的超声速膨胀器的三维流场进行了数值研究。研究结果表明:膨胀型面显著影响三维流道的局部流场和性能,沿节距方向直线型膨胀型面的膨胀器速度分布在3种膨胀型面结构中最为均匀,出... 为了获得综合性能较优的膨胀器结构,对所设计3种膨胀型面的超声速膨胀器的三维流场进行了数值研究。研究结果表明:膨胀型面显著影响三维流道的局部流场和性能,沿节距方向直线型膨胀型面的膨胀器速度分布在3种膨胀型面结构中最为均匀,出口平均绝对马赫数最大,膨胀比最大,说明S2流面沿流向逐步缓慢扩张有利于气流的膨胀加速。3种膨胀型面膨胀器的膨胀比和等熵绝热效率均随进口总压和转速的上升而增加。 展开更多
关键词 超声速膨胀器 膨胀面形状 膨胀波 数值研究
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叶尖小翼控制压气机间隙流动的研究进展 被引量：11
19
作者 钟兢军 韩少冰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2200-2207,共8页
综述了叶尖小翼控制压气机叶顶间隙泄漏流动的研究进展。首先介绍了叶顶泄漏流动对压气机气动性能的影响,接着回顾了叶尖小翼技术在涡轮中的研究概况,之后详细介绍了大连海事大学船舶动力工程研究所在压气机叶尖小翼技术方面开展的一系... 综述了叶尖小翼控制压气机叶顶间隙泄漏流动的研究进展。首先介绍了叶顶泄漏流动对压气机气动性能的影响,接着回顾了叶尖小翼技术在涡轮中的研究概况,之后详细介绍了大连海事大学船舶动力工程研究所在压气机叶尖小翼技术方面开展的一系列研究工作,分别讨论了叶尖小翼对压气机矩形叶栅、亚声速压气机转子和跨声速压机转子气动性能的影响及其作用机制。最后给出了压气机叶尖小翼技术未来的发展方向和研究前景。 展开更多
关键词 叶尖小翼 压气机 间隙流动 泄漏涡
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不同冲角下弯叶片扩压叶栅壁面静压的实验研究 被引量：3
20
作者 钟兢军 苏杰先 王仲奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期365-368,共4页
研究了不同冲角下直叶栅、正倾斜叶栅和正弯曲叶栅的端壁和叶片表面静压分布，结合叶栅出口流场的测量结果，分析了叶片弯曲后壁面静压在不同冲角下的分布特性和叶片负荷的变化情况。结果表明，叶片弯曲后可有效控制叶栅内壁面静压的分... 研究了不同冲角下直叶栅、正倾斜叶栅和正弯曲叶栅的端壁和叶片表面静压分布，结合叶栅出口流场的测量结果，分析了叶片弯曲后壁面静压在不同冲角下的分布特性和叶片负荷的变化情况。结果表明，叶片弯曲后可有效控制叶栅内壁面静压的分布，抑制根区二次流发展，提高叶片负荷，正冲角时正弯曲叶栅出口能量损失降低。 展开更多
关键词 弯曲 叶片 扩压器 静压力 航空发动机
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