葉頂噴氣帶冠葉柵氣動性能的實驗和數值研究.pdf

1、渦輪葉尖泄漏控制一直是研究的熱點問題，渦輪葉柵間隙泄漏流動對葉柵通道內70％-100％葉高范圍內的流動產生影響，由葉頂泄漏流產生的損失比重較大，超過整個葉柵總損失的30％，因此，控制間隙泄漏，減小間隙泄漏流流量對提升渦輪效率有著重要的意義。
　　本文利用實驗探究和數值模擬相結合的方法來進行對比研究。實驗中對全圍帶帶噴氣葉柵、翼型圍帶帶噴氣葉柵、翼型圍帶密封齒帶噴氣葉柵三套實驗葉柵進行實驗研究。實驗測量是在低速矩形風洞實驗臺上進行，

2、并利用錐形五孔探針測量葉柵尾緣后截面的總壓，靜壓及速度分布，并測量了相關氣流角分布。研究過程中利用ansys、cfx等三維流場模擬軟件對葉柵流場進行數值計算，并在計算結果中觀察間隙及流道內渦系結構發(fā)展變化規(guī)律，速度流線分布，及尾緣總壓損失分布云圖，并與實驗結果比較研究。
　　文章首先研究了全圍帶噴氣葉柵，與無圍帶渦輪葉柵相比，圍帶結構改變了葉項約30％區(qū)域的流動特性，遏制了泄漏渦正常的發(fā)展變化。額外增設噴氣會影響間隙出口處泄漏流的

3、流動方向，雖然噴氣導致泄漏渦尺寸增加，但噴氣有利于改善葉項區(qū)域的總壓分布，并且，噴氣能夠有效地抑制主流氣體進入間隙。與常規(guī)無圍帶渦輪葉柵類似，帶冠噴氣葉柵中沖角變化僅對通道渦及尾緣渦有影響，泄漏渦渦系結構沖角適應性較差，主要是由于全圍帶渦輪葉柵中不存在傳統(tǒng)意義上的跨葉頂泄漏流。
　　翼型噴氣圍帶的結構是在對照研究全圍帶葉柵氣動性能及圍帶對渦系結構影響的基礎上，重新研究設計的葉型結構。研究重點為噴氣對葉柵氣動性能的影響，而非葉型結構

4、。翼型噴氣圍帶在一定程度上減小了葉柵總損失量，優(yōu)化了葉柵整體的氣動性能，但由于噴氣量為0.1％、0.2％、0.3％、0.5％四種相對主流流量客觀上流量較小，即使增大噴氣量，葉柵整體損失變化不大。因此，在直噴的條件下，噴氣量的變化葉柵整體效率影響不明顯。
　　本文還深入研究了帶密封齒的翼型噴氣圍帶葉柵的性能，研究該結構葉柵間隙內流場發(fā)展變化及對流道內漩渦結構的影響。研究表明，密封齒結構明顯地改變了翼型圍帶葉柵的渦系結構，在減小泄漏渦