叶顶泄漏对跨声速涡轮气动性能和叶片激振特性的影响
发布时间：2021-12-23 05:28
针对SNECMA公司的跨声速实验涡轮装置,建立了单流道无冠叶栅三维CFD计算模型,通过求解定常RANS方程,研究了4种叶顶区域结构（平板叶顶-标准机匣、凹槽叶顶-标准机匣、平板叶顶-台阶机匣和凹槽叶顶-台阶机匣）下,叶顶泄漏流及其与主流的掺混效应对涡轮气动性能和叶顶间隙激振力的影响。结果表明:叶顶间隙较大时,凹槽叶顶-标准机匣结构的等熵效率最大,采用台阶机匣结构会使等熵效率下降;叶片切向力随叶顶间隙的增加先增大后减小,其中平板叶顶-标准机匣结构的叶片切向力最大且变化相对平稳;叶顶泄漏流对99%叶高、约67%轴向弦长处吸力面的静压分布有显著影响,叶顶间隙增加会使该区域静压下降,导致叶片切向力增大;平板叶顶-标准机匣结构的穿越间隙较大,力敏感度系数较小,促进转子稳定运动的叶顶间隙区间较大,有利于转子的稳定运行。文中还分析了叶顶间隙激振力的产生机理及其特性,可为优化叶顶结构设计和减小叶顶间隙激振提供理论依据。
【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
SNECMA RS1S叶栅三维计算模型结构示意图
本文采用SST湍流模型，其对近壁面流动具有良好的预测和较高的计算精度[10,17]。利用ICEM软件为计算域生成分块结构化六面体网格，并优化近壁面网格高度使y+保持在0.4～2之间，如图2所示。表3给出了网格数为0.63×106、1.27×106和2.43×106的3组网格分别对应的叶片切向力和质量流量。相对于0.63×106的网格，1.27×106和2.43×106这两组网格的计算结果更加接近且已基本一致，达到网格无关性要求。因此，为了满足计算准确性的需求，本文采用网格数为1.27×106的模型开展数值计算。
对比CFD计算结果和实验结果[16],CFD计算结果在压力面上与实验数据较为吻合，但在吸力面及靠近后缘处，CFD计算结果明显低于实验结果。这是由于在实验开始时总压降低、静压升高，但实验设备处于高速工况，测量数据的持续时间极短，因此不可避免地导致实验结果高于计算结果[10]。根据后文的结果分析，CFD计算结果也捕捉到了叶顶间隙处的跨声速现象，综合来看，所建立的数值模型可以通过验证。2 计算结果分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]动叶叶顶迷宫刷式密封的透平级气动性能研究[J]. 马登骞,张元桥,李军,李志刚,晏鑫. 西安交通大学学报. 2019(11)
[2]弧形端壁造型对不带冠涡轮气动性能的影响[J]. 查小晖,郑群,高杰,王威,于雷,刘鹏. 推进技术. 2014(06)
博士论文
[1]船用燃气轮机涡轮叶顶间隙泄漏流动及控制技术研究[D]. 高杰.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3547876
【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
SNECMA RS1S叶栅三维计算模型结构示意图
本文采用SST湍流模型，其对近壁面流动具有良好的预测和较高的计算精度[10,17]。利用ICEM软件为计算域生成分块结构化六面体网格，并优化近壁面网格高度使y+保持在0.4～2之间，如图2所示。表3给出了网格数为0.63×106、1.27×106和2.43×106的3组网格分别对应的叶片切向力和质量流量。相对于0.63×106的网格，1.27×106和2.43×106这两组网格的计算结果更加接近且已基本一致，达到网格无关性要求。因此，为了满足计算准确性的需求，本文采用网格数为1.27×106的模型开展数值计算。
对比CFD计算结果和实验结果[16],CFD计算结果在压力面上与实验数据较为吻合，但在吸力面及靠近后缘处，CFD计算结果明显低于实验结果。这是由于在实验开始时总压降低、静压升高，但实验设备处于高速工况，测量数据的持续时间极短，因此不可避免地导致实验结果高于计算结果[10]。根据后文的结果分析，CFD计算结果也捕捉到了叶顶间隙处的跨声速现象，综合来看，所建立的数值模型可以通过验证。2 计算结果分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]动叶叶顶迷宫刷式密封的透平级气动性能研究[J]. 马登骞,张元桥,李军,李志刚,晏鑫. 西安交通大学学报. 2019(11)
[2]弧形端壁造型对不带冠涡轮气动性能的影响[J]. 查小晖,郑群,高杰,王威,于雷,刘鹏. 推进技术. 2014(06)
博士论文
[1]船用燃气轮机涡轮叶顶间隙泄漏流动及控制技术研究[D]. 高杰.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3547876
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3547876.html
