跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流的数值研究

采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕尾波的强度,射流对压力面侧激波的削弱作用更大;射流使燕尾波的形成位置更接近尾缘,导致燕尾波张角增大;射流可以降低叶栅的总动能损失,压比对激波损失和尾迹损失的影响更明显,但对边界层损失的影响较小;根据叶栅出口的状态可知,存在一个最佳的射流压比.

透平叶片尾缘冷却结构唇板构型对流动和传热的影响

为了提高尾缘冷却效果和降低叶栅气动损失,采用SST k-ω模型研究简化的压力面射流冷却结构唇板构型对冷却效果的影响。结果表明:唇板改型可以提高射流出口段的传热强度,但会增大气动损失;在研究范围内抬升一倍下板尾部边界层厚度时综合效果最佳;速比0.5和1.0时,原型的射流出流后向上抬升,在下板表面附近产生低速区,降低当地传热强度;速比0.5时,原型下板尾缘出现分离区,并与板后的回流区发生掺混,改型结构增强射流刚性,分离点后移;改型结构在不同速比下的传热系数均有所增强,平均传热系数在3个速比下分别提高了26.31%、34.72%和15.33%,其中速比1.0的综合传热因子最高,传热系数增加的幅值最大,且总压损失增加不显著。