● 摘要
本文是针对高负荷高压级涡轮通道中二次流动较强的特点,利用数值模拟手段,研究了非轴对称端壁型面对通道中二次流动的影响,探讨非轴对称端壁型面在涡轮设计中的应用。 首先对轴对称端壁涡轮通道流场进行了数值模拟,并分析了导叶和动叶通道中二次流的空间演化规律;分析探讨了轮毂端壁面非轴对称造型技术;在此基础上,针对二次流动强烈的动叶通道,采用了三角函数造型法设计了上凸、下凹和混合型等多种非轴对称端壁造型型面;通过对非轴对称端壁造型型面的涡轮通道流场的分析探讨非轴对称端壁型面在涡轮设计中的应用。 研究结果表明:非轴对称端壁造型型面下凹将导致通道流场恶化,二次流流动加剧,流动损失增加,使得效率下降甚至高达到0.56%;采用上凸非轴对称端壁造型型面时,通道流场得到改善,二次流流动减弱,流动损失降低,涡轮气动效率收益可达0.57%;相对而言,对于本文研究的算例,混合型非轴对称端壁造型型面对通道流场的改善不明显,通道中二次流动几乎没有变化,效率提升非常微弱。 在二次流强烈的涡轮端区采用合理的非轴对称端壁造型型面可以有效降低二次流动损失,提高气动效率。
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