机匣喷气量对涡轮间隙流动控制的影响

采用数值模拟方法研究机匣喷气量大小对涡轮间隙流动控制的影响。结果显示,在10%轴向弦长位位置喷气时,增大喷气量,喷气在间隙内轴向上影响范围增大,对间隙流阻塞作用增加,间隙涡出现位置推迟。同时减小了间隙涡、上通道涡区熵增,尤其是上通道涡区损失大幅减小,并减弱机匣喷气引起的气流偏转不足/过偏现象。叶顶压力面附近由间隙流动引起的低压区减小,并向叶片尾缘移动。但由于喷气量增大使得动叶输出功率下降,使得涡轮效率降低。

船用燃气轮机间隙流动的主动控制研究

本文主要对采用叶顶喷气方法来控制船用燃气轮机涡轮叶栅中的间隙流动进行了试验研究。研究重点在于叶顶喷气对间隙流动的影响分析,因此采用三孔探针对叶栅出口截面的流场分布进行了测量,同时还测量了叶片表面静压分布情况。研究结果表明,叶顶喷气可以减弱间隙流动,降低间隙流动损失。研究还发现,喷气位置对喷气效果有较大的影响。采用相同的试验条件时,当喷气孔位于叶片后部位置时可以获得更好的喷气效果。

机匣切向喷气角对涡轮动叶间隙流动的影响

机匣喷气已被证明是改善动叶流道内二次流分布,提高涡轮效率的有效措施之一。本研究采用数值模拟方法研究机匣切向喷气角度对间隙流动控制的影响。结果显示,当增大机匣切向喷气角时,由于喷气速度在切向上的分量减小,使得喷气孔流体在间隙内轴向上影响范围减小,最大降幅可达50%,导致机匣喷气对间隙流动的阻拦作用降低。同时由于切向角度增大使得上通道涡尺寸增加,涡核强度增大约11%,使得动叶出口截面上流动损失增大。考虑到喷气对动叶输出功的负作用,应当选择适当的切向喷气角度,以达到提高涡轮效率的目的。

叶栅进口冲角对叶顶喷气效果影响的试验研究

叶顶喷气方案已经被认为是较好的控制涡轮动叶叶顶间隙流动的方法之一。燃气轮机经常运行在非设计工况下,因此对叶顶喷气在不同进口冲角工况下的控制效果进行了试验研究,共进行了五个不同的进口冲角,分别是-15°、-8.5°、0°(设计工况)、8.5°及12°下的喷气效果的分析。试验结果显示,在这五个不同的进口冲角工况下,叶顶喷气都能有效地控制间隙涡强度及占据范围。同时,叶顶喷气也都可以有效地减弱各个进口冲角工况下间隙涡区气流过偏/偏转不足现象。从出口截面总压损失分布发现,即使在大冲角工况下,叶顶喷气也能较好地降低出口截面总压损失。冲角i=-8.5°时,叶顶喷气的效果最佳。随着冲角增大或减小,叶顶喷气效果都会减弱,冲角i=12°时效果最差。