超紧凑涡轮过渡段数值模拟研究

采用数值模拟方法对超紧凑涡轮过渡段进行了研究。通过对比6个不同超紧凑过渡段模型模拟结果,分析了过渡段内部流动基本特征,探讨了长度和支板对超紧凑过渡段内部流动损失的影响规律。结果表明,对于超紧凑过渡段而言,长度越短,其流动损失越大;而且进一步缩短长度的流动损失"成本"越大。支板的引入改变了流通面积,进而影响过渡段内部压力分布;并与上下游叶片相互作用,改变过渡段内部流动分离及损失状况。整体而言,支板使得过渡段流动损失明显增大且过渡段长度越短,支板带来的额外流动损失越大。

超紧凑涡轮过渡段流动特征与优化设计研究

对某型带支板超紧凑涡轮级间过渡段进行了数值模拟,讨论了综合评价过渡段气动性能的方法,分析了超紧凑过渡段内典型流动特征,并针对该超紧凑过渡段进行了改型设计。结果表明,考虑压缩性、面积比、出口面选取等影响因素的扩压效率计算能更加合理的描述过渡段扩压性能;超紧凑过渡段中机匣流动分离以及支板表面径向流动较强,从而形成复杂的二次流动结构,导致超紧凑过渡段内流动损失增加,是超紧凑过渡段内典型的流动特征;通过优化机匣和轮毂局部曲率,同时合理调整支板厚度分布和流向面积分布,优化设计后的超紧凑过渡段叶栅效率提高了4%,扩压效率提高了10.8%,出口面二次流动能减小了38%。