时序效应对高负荷低压涡轮边界层流动的影响研究

在多级涡轮内,时序效应和寂静效应会对涡轮内部的流动及气动效率产生重要影响。以两级高负荷低压涡轮为研究对象,采用高精度大涡模拟(LES)方法对该涡轮叶中截面的非定常流场进行了数值模拟,分析了5个不同静子时序位置下第二级静子的时均流场、时均性能和边界层流动非定常演化过程。结果表明:第一级静子的不同时序位置对第二级静子的总压损失产生明显影响,不同时序位置下总压损失的变化可达20%;不同时序位置下的流动差异主要归因于尾迹在通道中的输运过程,尾迹与边界层相互作用诱导边界层转捩发生变化;当第一级静子尾迹撞击第二级静子前缘时,第二级静子吸力面的分离区明显减小,第二级静子的总压损失达到最小值;相反地,当第一级静子尾迹在第二级静子通道中靠近吸力面侧约40%栅距位置时,一个转子通过周期内第二级静子吸力面后部出现多个分离泡,使得时均总压损失最大。