高負荷渦輪非軸對稱端壁扇形葉柵流場數(shù)值研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動機和燃氣輪機的不斷發(fā)展，對渦輪負荷也提出了更高的要求。渦輪負荷的增加會導致?lián)p失的增加，因此深入了解高負荷渦輪內部流動機理顯得至關重要。葉輪機械由于內部流動復雜，其中二次流損失約占總損失的30％～50％。各國專家和學者們開始對二次流損失的控制進行大量的理論分析和試驗研究，其中，非軸對稱端壁被研究證實可以有效控制葉柵二次流。
　　本文以某高負荷渦輪導向葉片為研究對象，數(shù)值計算了四個出口馬赫數(shù)0.55、0.75、0.85和0

2、.90，五個來流沖角-20°、-10°、20°、10°、0°下的葉柵流場。通過分析葉表靜壓、端壁和葉片吸力面極限流線、渦量和總壓損失系數(shù)，研究了出口馬赫數(shù)和來流沖角對渦輪葉柵的影響。渦輪出口馬赫數(shù)和來氣沖角發(fā)生變化時，葉柵的總損失、葉表負荷分布及渦輪內部渦系結構的變化。同時，將扇形葉柵的上端壁和下端壁均采用非軸對稱造型。研究了非軸對稱端壁造型對渦輪葉柵內二次流的控制機制。分析了隨出口馬赫數(shù)和來流沖角的變化非軸對稱端壁對二次流損失特性的影

3、響規(guī)律。
　　結果表明:葉柵總損失隨出口馬赫數(shù)的增大而增大，正的來流沖角下葉柵總壓失均大于負的來流沖角下葉柵總損失。在不同出口馬赫數(shù)和來流沖角下，采用的非軸對稱端壁均可以有效地減少葉柵總損失，抑制周向二次流，但變化幅度不同。馬赫數(shù)為0.85時非軸對稱端壁改善效果最好，出口馬赫數(shù)為0.55、0.75、0.85和0.90時葉柵總損失相比原型葉柵依次減小了8.16％、10.44％、10.81％和9.85％;正的來流沖角下改善效果優(yōu)于負的