弯曲设计在涡轮一体化过渡段中的气动效果分析

为提升某对转涡轮过渡段性能,并研究叶片弯曲技术在过渡段中的气动效果,对某一体化设计涡轮过渡段进行数值模拟。对过渡段内支板及气动导向叶片进行弯曲设计,控制弯曲叶高50%,设计正弯、反弯、J型、反J型四种弯曲形式,弯角变化范围10°~20°,通过对比分析不同的叶片弯曲方案,初步探讨叶片弯曲在一体化过渡段内控制二次流动、减小损失的机理。结果表明:过渡段中主要损失区域集中在支板和气动导向叶片吸力面尾缘角区,采用J型设计能够有效改善叶片表面压力分布,大幅缩小高损失区范围,优化主流流动,20°弯角J型设计能够使通道内能量损失系数相对降低7.4%,对控制一体化过渡段流场内二次流动起到改善效果。

低展弦比微型轴流涡轮弯叶片设计

针对微型轴流涡轮机面临的低展弦比、低雷诺数导致效率降低的问题,以某型200kW微型燃气轴流涡轮发电机高压涡轮为研究对象,采用数值模拟方法开展了低展弦比下微型弯曲轴流涡轮叶片设计技术研究。对展弦比为0.88的涡轮静叶,分析对比了正弯和J型弯静叶对微型涡轮流场的影响,结果显示:正弯静叶顶部出口气流角较大,造成下游动叶叶尖泄漏损失增大,整体效率下降;而J型弯方案抑制了下游动叶叶背中径的流动分离,整体性能较原型有所提升。然后,研究了J型静叶弯高和弯角对涡轮性能的影响规律,结果表明:采用大弯高小弯角设计的J型静叶提高了静叶根部通流能力,同时合理分配了静叶通道内的负荷以及出口气流方向,对涡轮级流场的改善效果更佳。J型静叶弯高为1、弯角为+5°时,级效率达到0.852,流量为1.205kg/s,较原型分别提高了0.77%和0.96%。