分体滑动导叶可调涡轮激波与载荷波动机制

针对某柴油机用可调涡轮在低速工况下的低效强激波特征,提出并设计了一种分体滑动导叶,并在10%、40%和100%3个典型开度下进行了定常/非定常数值计算。结果表明:分体滑动导叶在小开度下可实现对间隙泄漏流动的有效抑制,大幅度提高涡轮效率;在10%开度下,分体滑动导叶提高了涡轮10%的峰值效率,同时涡轮效率在40%和全开工况下也有不同程度的提高。此外,通过合理设计转静间距,分体滑动导叶尾缘激波被大幅度削弱。导叶间隙泄漏流和尾缘激波的抑制可有效弱化转子定子干涉强度,降低下游转子叶片表面载荷波动幅值,提高转子叶片的可靠性。

前部转动导叶可调涡轮泄漏与激波特性研究

可调涡轮导叶与蜗壳存在端壁间隙,在大膨胀比导叶小开度时,产生的强间隙泄漏流使涡轮效率大幅降低。为抑制导叶尾缘区域的间隙泄漏流量,提出了一种前部转动导叶,并将其数值计算结果和原始模型进行了比对。结果表明:小开度下,前部转动导叶可有效抑制间隙泄漏流量,涡轮性能提升了13个百分点;而随着导叶开度的增大,泄漏占涡轮总损失程度降低,前部转动导叶带来的效率收益也随之减小。在可调涡轮中间开度下,前部转动导叶可通过增加转/静间距而使激波强度弱化,并降低因激波和泄漏流所引发的转静干涉强度,从而提升涡轮叶片的可靠性。