涡轮盘腔径向封严流动的非定常数值研究

为揭示涡轮盘腔径向封严机理,研究了涡轮盘腔径向封严结构内非定常流动特性。结果表明:径向封严结构的轮缘搭接边阻挡了封严气体的出流,在盘腔内形成了自循环的涡核结构。在封严流量实现封严效果后,燃气入侵依然会发生在轴向及径向封严间隙内。封严气流和入侵气流的相互影响区域局限在封严间隙内,对盘腔内影响较小,盘腔内涡核结构较为稳定,速度非定常波动小,封严气流和主流的相互影响引起导叶下游机匣壁面的静压周向不均匀程度减小,非定常性增强。在封严间隙内存在旋转的入侵和出流结构,其旋转频率低于动叶扫过静叶的频率。

涡轮盘腔轴向封严流动的数值研究

利用数值方法研究了轴向封严结构内的燃气入侵与封严流动.研究表明:由于封严间隙处流场参数梯度较大,封严面非匹配网格影响了数值传递从而造成封严效率数值结果偏高.定常数值模拟结果低估了导叶下游静压的周向不均匀性,同时没有考虑转静干涉,所得到的封严效率较非定常结果要高.非定常计算得到的导叶下游静压周向分布与试验结果符合较好,在盘腔子午面内形成3个涡核结构,引导静盘壁面流体流向动盘以补充动盘泵效应所需流量.封严间隙内存在旋转的燃气入侵与出流结构,燃气入侵伴随较大的切向速度,封严间隙内的封严间隙涡对封严效率有积极影响,封严面上径向速度的瞬时值为时均值的3倍以上.燃气入侵受到导叶尾缘周向静压分布和转子旋转的共同影响.