由于燃?xì)廨啓C(jī)具有高技術(shù)集成的特征，其設(shè)計(jì)和制造受到跨國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)集團(tuán)的聯(lián)合限制和壟斷，因此，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已成為一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和科技水平的象征。我國(guó)“十二五”期間將燃?xì)廨啓C(jī)作為主要攻克任務(wù)之一，作為燃?xì)廨啓C(jī)三大部件之一的壓氣機(jī)，其設(shè)計(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)是其中的主要課題。在航空推進(jìn)技術(shù)方面，由于追求高推重比、低油耗、寬失速裕度的要求，單級(jí)動(dòng)力載荷的水平不斷攀升，縮級(jí)和級(jí)匹配對(duì)內(nèi)部流動(dòng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求；另一方面，我國(guó)發(fā)電能源以煤為主的格局仍然不會(huì)改變，低熱值煤氣流量占據(jù)主流量1/3份額的現(xiàn)狀將引起透平逼近堵塞流量，在保持燃機(jī)功率不變的條件下，壓氣機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)逼近失速或喘振邊界的客觀事實(shí)對(duì)壓氣機(jī)提出了拓寬穩(wěn)定性邊界的新要求。

　　目前，我國(guó)多能源互補(bǔ)的措施已見(jiàn)雛形，中小型燃?xì)廨啓C(jī)在冷熱電并供、分布式發(fā)電、快速響應(yīng)調(diào)峰動(dòng)力、移動(dòng)電源等裝置中廣泛應(yīng)用，如何讓中小型燃?xì)廨啓C(jī)在頻繁的起停過(guò)程中保持穩(wěn)定，對(duì)科研人員提出了挑戰(zhàn)。詮釋壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的失穩(wěn)機(jī)理，并提出有效的控制方法是各類(lèi)燃?xì)廨啓C(jī)面臨的共性問(wèn)題，也是本研究領(lǐng)域科研人員一直為之努力的目標(biāo)。對(duì)風(fēng)扇/壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)的探索起源于20世紀(jì)50年代，其過(guò)程與失穩(wěn)機(jī)理的研究交替進(jìn)行，相互促進(jìn)。最早認(rèn)識(shí)失速機(jī)理的代表性成果是1955年提出的Emmons模型，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了以消除堵塞為目的的放氣技術(shù)。第二個(gè)代表性成果是1986年前后形成的M-G模型，該模型從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的視角來(lái)研究失速，成功預(yù)測(cè)了壓氣機(jī)氣動(dòng)穩(wěn)定性與沿壓氣機(jī)周向傳播的先兆波發(fā)展具有關(guān)聯(lián)性�；�于對(duì)先兆波的認(rèn)識(shí)，以抑制先兆波為目的的閉環(huán)主動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，主要控制手段有可調(diào)IGV和葉頂噴氣。但是，由于信號(hào)感應(yīng)的高頻響要求、控制反饋函數(shù)復(fù)雜、動(dòng)作機(jī)構(gòu)魯棒性要求高，迄今為止，主動(dòng)控制技術(shù)仍基本停留在實(shí)驗(yàn)室階段，沒(méi)有取得真正的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。近期研究揭示，葉頂間隙區(qū)域的復(fù)雜端區(qū)流動(dòng)是引起壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的主要原因，在此基礎(chǔ)上，麻省理工學(xué)院的Vo等人還提出了突尖型失速先兆發(fā)生的判定準(zhǔn)則。

　　中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所能源動(dòng)力研究中心近20年來(lái)一直從事風(fēng)扇/壓氣機(jī)非定常流動(dòng)機(jī)理和失穩(wěn)控制方面的基礎(chǔ)性研究工作，對(duì)動(dòng)葉頂部間隙泄漏流的非定常特征開(kāi)展了一系列數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。針對(duì)多臺(tái)低速和跨音速軸流壓氣機(jī)，開(kāi)展了葉頂泄漏流非定常時(shí)空特征和和波動(dòng)機(jī)制的研究，證實(shí)了葉頂泄漏流周期非定常性的普遍存在性，提出了壓氣機(jī)節(jié)流過(guò)程中葉頂泄漏流三段發(fā)展模式的說(shuō)法。在前期工作基礎(chǔ)上，受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金委重大國(guó)際合作與交流項(xiàng)目“風(fēng)扇/壓氣機(jī)動(dòng)葉端區(qū)復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)、非定常激勵(lì)與失穩(wěn)調(diào)控的基礎(chǔ)研究”資助，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步結(jié)合數(shù)值與實(shí)驗(yàn)方法，以葉頂端區(qū)流動(dòng)的時(shí)空特征為切入點(diǎn)，對(duì)軸流風(fēng)扇/壓氣機(jī)失穩(wěn)過(guò)程中動(dòng)葉端區(qū)復(fù)雜流動(dòng)的演變過(guò)程開(kāi)展了研究，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了以空間和時(shí)間激勵(lì)為手段的失穩(wěn)調(diào)控方法，近期取得了以下三項(xiàng)主要成果：（1）揭示了風(fēng)扇/壓氣機(jī)失穩(wěn)過(guò)程中動(dòng)葉端區(qū)流動(dòng)時(shí)空特性的演化規(guī)律及其與失速先兆類(lèi)型之間的關(guān)聯(lián)特性；發(fā)展了包含真實(shí)復(fù)雜葉片造型因素在內(nèi)的風(fēng)扇/壓氣機(jī)失速起始預(yù)測(cè)模型，為風(fēng)扇/壓氣機(jī)設(shè)計(jì)階段提供了穩(wěn)定性判斷依據(jù)；（2）在空間幾何結(jié)構(gòu)激勵(lì)方面，主要關(guān)注周向槽和軸向縫兩種經(jīng)典的機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)方法。在機(jī)理層面，澄清了周向槽和軸向縫幾何參數(shù)對(duì)葉頂端區(qū)流動(dòng)時(shí)空特征的影響，及其與穩(wěn)定性和效率的關(guān)系；在設(shè)計(jì)方法層面，發(fā)展了一套控制體分析法用以鑒別各種機(jī)匣處理方案的擴(kuò)穩(wěn)與增效作用，進(jìn)而指導(dǎo)機(jī)匣處理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）在非定常激勵(lì)策略方面，實(shí)驗(yàn)研究了自循環(huán)引氣-噴氣裝置的擴(kuò)穩(wěn)效果。揭示了不同噴氣量的擴(kuò)穩(wěn)機(jī)制，并研究了自循環(huán)引氣-噴氣裝置的引氣角度和噴氣偏航角度對(duì)壓氣機(jī)穩(wěn)定性和效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明自循環(huán)引氣-噴氣方法能夠獲得擴(kuò)穩(wěn)和增效的雙重目的，具有很好的工程應(yīng)用前景。

　　相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在國(guó)際雜志Journal of Turbomachinery和Journal of Propulsion and Power上，研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)國(guó)際合作與交流項(xiàng)目也在項(xiàng)目終期匯報(bào)中獲得好評(píng)。