带翼型围带涡轮叶栅气动性能数值与实验研究

发布时间：2017-11-24 22:04

  本文关键词：带翼型围带涡轮叶栅气动性能数值与实验研究

  更多相关文章： 涡轮叶栅 翼型围带 气动性能 泄漏损失

【摘要】：燃气轮机作为一种能源转换和传递装置,已经在各行业重要工业部门得到应用。在其核心部件涡轮中,叶顶间隙泄漏流动会带来两方面的影响：一是减少了流经叶片通道做功气体的流量,使涡轮输出功降低；二是泄漏流体在间隙内发生掺混及离开间隙后与主流相互作用会恶化涡轮叶栅的气动性能。因此,控制涡轮叶顶间隙泄漏流动是改善涡轮叶栅流场结构、减少气动损失、提高涡轮机整体效率的有效手段。本文在现有控制间隙泄漏的叶顶结构基础上设计了一种新型叶顶结构-翼型围带。以此翼型围带为主要研究对象,开展了多组风洞实验和数值仿真研究工作。对平面涡轮叶栅进行风洞吹风实验,测量了栅后截面的气动参数以及叶表静压分布。利用数值模拟方法详细分析了叶栅内涡系结构变化及损失分布。本文首先采用数值方法开展了带四种不同宽度全周小翼的涡轮叶栅气动性能对比研究,结果表明：随着宽度的增加,由各漩涡引起的损失均有所降低。增加宽度对叶栅气动性能的改善效果不显著。综合考虑流场结构和小翼几何结构特征,确定了最佳宽度。在上述优选小翼结构的基础上,设计了三种具有不同轴向位置部分围带的翼型围带,并数值对比研究了三者的气动性能。结果表明：相比于其它两种翼型围带,部分围带位于0.5Cax处的翼型围带明显的抑制了泄漏涡的生成与发展,从而显著降低了叶栅内气动损失和跨叶顶泄漏量,因此确定其为最优结构。其次采用数值与实验相结合的方法详细分析了上述最优结构对叶栅气动性能的影响及其变冲角特性。结果表明：相比于全周小翼,翼型围带抑制了上通道涡和叶顶分离泡的形成,降低了上通道涡和尾缘涡的强度,降低了跨叶顶泄漏量,进而降低了泄漏涡的强度；在实验研究的冲角范围内,上通道涡和上尾缘涡的强度随冲角的增大而增强,泄漏涡对冲角的变化不敏感,总体损失随着冲角的减小而降低,适当负冲角可降低气动损失；当冲角小于一定值时,气动损失反而增加。然后开展了翼型围带宽度对叶栅性能影响的实验以及数值模拟工作。结果表明：翼型围带宽度的增加对叶栅内各涡系结构影响不大,宽度的增加对叶栅气动性能有一定积极作用,但效果并不显著。最后进行了带密封齿翼型围带叶栅气动性能的数值与实验探究工作。结果表明：密封齿翼型围带可明显降低叶顶泄漏涡的强度,但同时增加了上通道涡和上尾缘涡强度。总体来说,此结构的应用可进一步降低叶栅的气动损失。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK473

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王大磊;邵伏永;郭昊雁;王维明;;翼梢小翼对涡轮间隙泄漏流动影响的数值研究[J];推进技术;2014年03期

2 贾惟;刘火星;;高负荷涡轮叶冠泄漏损失来源分析(英文)[J];推进技术;2014年01期

3 贾惟;刘火星;;涡轮叶栅叶冠泄漏流动数值研究[J];推进技术;2013年03期

4 陈炜;成伟华;;叶尖小翼对涡轮转子性能的影响[J];科技创新导报;2013年03期

5 商宇;孙皓;李军;孔祥林;;攻角对透平叶栅气动性能影响的研究[J];动力工程学报;2011年12期

6 王祥锋;颜培刚;黄洪雁;韩万金;;汽轮机静叶栅变冲角性能的实验研究[J];实验流体力学;2011年06期

7 冯子明;李青燕;邢宗涛;魏玉阳;;冲角对导向涡轮叶栅气动性能影响研究[J];节能技术;2011年06期

8 鄢景;杨自春;;动力涡轮有冠及无冠动叶栅顶部二次流的数值分析[J];燃气轮机技术;2011年02期

9 蔡晋;陈波;闫雪;李伟;陶华;;带小翼肋条的涡轮叶尖泄漏流场的数值模拟[J];动力工程学报;2010年12期

10 周逊;王振峰;王祥锋;韩万金;;冲角变化对涡轮叶栅内间隙流动的影响[J];实验流体力学;2009年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李阳;先进涡轮设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

，

本文编号：1223736