基压对跨声速涡轮叶栅尾迹损失影响的研究

跨声速涡轮尾迹损失是叶栅损失的主要部分,大约占总损失的三分之一。跨声速尾迹气流十分复杂,必须了解其基本的气流流动模型。目前,计算损失的方法大多根据经验公式,但该方法限制了计算损失的准确性。国外一些研究表明:基压与损失、基压与反压都存在着一定的关系。本文利用超、跨声速平面叶栅风洞在近二十年中所做的叶栅试验数据,进行分类整理,总结出基压对反压和基压对损失的简便经验公式,为叶型设计的气动计算提供叶栅损失系数和叶片表面马赫数分布的预估。

平面叶栅尾流板开孔率对跨声速涡轮叶栅流道影响的数值分析

跨声速平面叶栅风洞中通常通过尾流板来改善平面叶栅周期性,针对尾流板的设计需求,利用数值模拟的方法,研究了尾流板在15%、30%、50%开孔率下对实验叶栅的影响。数值分析结果表明:叶栅尾缘激波在自由边界上反射后,返回到叶栅通道中,破坏了叶栅通道的周期性;开槽尾流板减少了反射波对叶栅通道的影响,减弱叶栅尾缘激波的反射波强度,在某特定情况下能使反射波变成膨胀波,从而提高了叶栅通道周期性;尾流板开孔率为15%时能极大地改善平面叶栅通道的周期性,相对于开孔率为50%时叶栅的周期性误差降低约16.43%。

端壁凹坑深度对跨声速涡轮叶栅损失特性影响的数值研究

采用仿生学球形凹坑表面结构被动控制方法,探究5种深度的凹坑方案,其深度分别为0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm和0.30 mm,深径比均为0.25,三排凹坑被布置在18%~30%弦长处,其中距叶片吸、压力面均为2 mm,轴向间距为4 mm。研究对象为由1+1/2高压级跨声速对转涡轮构成的平面叶栅,通过商用CFD模拟计算得出损失系数、静压分布等气动指标,分析在端壁位置布置不同深度凹坑对涡轮叶栅流动性能的影响。数值结果显示:0.2 mm深度的端壁凹坑对流道内涡系发展具有最优的流动控制效果,抑制了横向二次流沿展向爬升,削弱了端区附近激波强度,使叶栅总压损失系数降低2.71%。