题目：高负荷涡轮叶片损失机理试验研究

 

高负荷涡轮叶片的设计技术已成为现代高性能燃气轮机的研究热点之一。增加叶片负荷，可以减少叶片数，降低发动机整体重量，但因此会导致叶栅通道内产生强烈的二次流动以及相关的流动分离，使气动损失严重增加，降低涡轮叶栅气动效率。而详细研究高负荷涡轮叶片边界层状态发展过程，找到降低叶片边界层损失的控制方法正是本文所关注的课题。

高负荷涡轮中叶片表面边界层分离、转捩等现象是非常复杂的，并且极易受到其他因素的影响，为了找到有效控制叶片表面边界层分离和转捩的方法，必须准确捕捉附面层分离和转捩的位置。然而到目前为止，由于高负荷叶片边界层内部流动极为复杂，理论及数值手段的能力受到限制，不足以实现对这些现象的完整描述，还需借助各种试验测试技术来实现对边界层流动的预估。

完善了基于叶栅边界层测量的实验技术，包括尾迹模拟技术和与叶栅边界层实验相关的测试技术。叶栅边界层实验相关的测试技术包括压力测试技术、热线测试技术、表面热膜测试技术以及测量中干扰信号的排除方法等。

给出了高负荷涡轮叶栅试验的具体测量方案，通过测量附面层内流动发展的具体状态，进而研究雷诺数及尾迹等因素对于高负荷低压涡轮叶片吸力面附面层的影响规律，并对叶栅通道内的流动损失机理进行有效分析。针对三种高负荷叶型在不同雷诺数、不同尾迹频率条件下边界层状态的发展情况进行了研究。通过对不同工况下的压力测量结果、热线测量结果以及表面热膜测量结果进行了对比分析，得到了全面准确的边界层信息，包括不同雷诺数条件下边界层的分离、转捩和再附着位置，不同尾迹频率作用时湍流斑和寂静区对于边界层的作用等。同时也表明本文所发展的叶栅试验技术是可靠和有效的。