燃气透平叶片表面颗粒沉积特性数值研究进展

污染物颗粒在燃气透平叶片表面及冷却通道内的沉积将影响透平叶片的冷却特性和安全服役寿命。国外许多研究机构对燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性及其与叶片气膜冷却的相互作用机制进行了持续研究。本文首次系统总结了近年来燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性数值研究进展,重点介绍了燃气透平叶栅流道内污染物颗粒的沉积机制、颗粒沉积和脱离物理模型以及颗粒沉积与透平叶片冷却特性相互作用的数值模拟方法和研究成果。基于当前研究热点和发展趋势,结合作者的研究经历,指出了国内在研发先进燃气轮机透平冷却结构时应注意的问题和方向,为高效、燃料适应性更广的燃气轮机技术自主开发奠定基础。     

弯扭静子叶片的环形叶栅试验

弯扭静子叶片的环形叶栅试验徐文远，于清，杨弘，王仲奇（哈尔滨工业大学动力工程系哈尔滨１５０００１）关键词：弯扭叶片，环形叶栅，试验随着弯扭叶片理论的发展，它在国内外叶轮机械中的应用日益广泛。在国外，弯扭叶片已应用于新一代航空发动机中，如Ｖ２５００、Ｐ...     

汽轮机次、末两级弯扭静叶的工程设计与实验研究

本文的主要目的是讨论弯扭叶片在大功率汽轮机低压缸末级和次东级的工程应用问题。具有弯扭叶片的通流设计方法采用基于求解欧拉方程的Ｓ２流面正问题计算，静叶栅的实验是在环形叶栅实验风洞上进行的，通过对计算结果和实验结果的分析，本文讨论了弯扭叶片在次、末两级中对改善流场的作用。     

热斑旋流对燃气透平高压静叶的影响研究

为了揭示热斑和旋流对燃气透平高压静叶的影响机制,本文运用自主开发的有限体积求解器,对LISA一级半透平受到正对通道中心的热斑旋流影响进行了数值计算研究。本文详细阐述了热斑和旋流在叶片通道内的流动过程,研究了其对燃气透平高压级静叶的温度分布、叶片表面压力分布的复杂影响以及热斑旋流通过静叶通道时热斑形态变化和通道内涡系结构变化。     

不同冲角下叶片弯曲对端部二次流动的影响

国内外学者对小展弦比透平静叶栅已提出了成熟的端壁流模型,但是对采取子午加速、附加栅栏、变弯度叶片和弯扭叶片诸减少二次流损失措施的叶栅倘缺少研究。本文通过弯叶片叶栅在不同冲角下的实验,探讨了叶片弯曲引起流向涡结构的变化及相应端部损失的降低,并在认识弯叶片端壁流模型的同时评价了它的变工况性能。     

适用于具有弯扭叶片的叶轮机械设计的正问题计算方法

一、引言 在叶轮机械(包括汽轮机和燃气轮机,压气机和鼓风机)内,采用弯扭叶片,可使机组效率提高1—2％。在电厂中,若将汽轮机静叶片更换为弯扭叶片同样可提高机组效率;在鼓风机中采用弯扭叶片不仅可提高效率,而且可降低其噪音。国外一些公司已成功地将弯扭叶片应用于航空发动机中,并大力研究,将其尽快地应用于电站汽轮机和压气机     

大折转角弯扭静叶对跨声速压气机出口流场影响的实验研究

以某小型涡扇发动机的进口跨声速风扇级为研究对象,采用单排大折转角弯扭静叶替代原型风扇级中的串列静叶,实验详细测量了风扇原型级和改型级(即弯扭叶片级)全工况持性下进出口的压力场和温度场分布。通过对比分析风扇级出口流场的总压分布,从流动机理上详细探讨了大折转角弯扭静叶对跨声速风扇级三维流场的改善和控制机理。结果表明:大折转角弯扭静叶比串列静叶具有更优的压力场控制能力,能有效控制高负荷跨声速压气机中的高能势流分布和端壁二次流损失,而且具有优良的变工况性能。     

存在热斑及总压梯度时静叶正弯对透平级气热特性的影响

通过三维非定常数值计算,研究了透平进口存在热斑及总压梯度时静叶正弯引起的高压燃气透平气热性能变化,分析了静叶正弯对动叶壁面、叶顶和端壁热负荷的影响。结果表明:静叶正弯改变了静叶吸力面静压及载荷分布,削弱了端壁二次流,使透平效率略有增加;同时静叶正弯增强了静叶吸力面侧流体从端壁向叶片中部的迁移,削弱了热斑的径向耗散。总压梯度的存在使静叶正弯不会引起动叶壁面二次流结构的显著变化,但热斑耗散程度的减弱会影响动叶热负荷分布。静叶正弯使动叶压力面高热负荷区传热恶化,但可以显著削弱动叶叶顶、下端壁及机匣的高温区域。     

弯曲叶片在压气机中的应用

一、前言 透平的弯扭联合成型叶片在国外已发展到实用阶段,但这种叶片应用在压气机中是否合适,国内外有关研究资料甚少,在有限的几篇研究报告中所得结论并不完全一致。有些实验表明,在压气机中采用弯曲叶片的效果是比较显著的。美国的G·E公司在其先进的E~3发动机设计中已采用了这一先进技术。为了弄清压气机在什么条件下采用弯曲叶片最佳,本文首先对弯曲叶片中流动机理进行较深入分析,通过一些具体算例,探讨了压气机中采用弯曲叶片的优越性。     

叶片倾斜对大转角透平叶栅流道内通道涡和损失发展的影响

在小转角透平叶栅中,端部横向二次流损失在总损失中占主要比例。对于此类叶栅采用倾斜叶片,压力面与端壁成锐角侧的流动能得到改善。采用压力面与两端壁均成锐角的正弯叶片,可将锐角侧的改善作用引入同一叶栅。对于大转角透平叶栅,上、下通道涡的形成、发展及汇合在叶栅中部产生的二次旋涡损失是总损失的主要部分。在这种情况下,要弄清叶片的倾斜是否仍能改善锐角侧的流动,叶片怎样弯曲才能减少二次旋涡损失,仅测量栅前与栅后流场是远远不够的,必须详细测量流道内部的流动。     

燃烧室出口辐射对气膜冷却传热影响研究

燃气轮机高温透平中包含对流/导热/辐射等复杂传热现象。本文依托高温流热固耦合实验台,提出燃烧室与透平联合计算的方法,采用数值模拟和实验对比的方式分析了平板气膜冷却的对流/导热/辐射传热特性。同时研究了不同燃气吸收系数以及不同进口辐射条件对于平板气膜冷却的表面温度分布的影响。结果表明:辐射传热是燃气轮机首级高温叶片传热特性的重要影响因素,辐射传热使得实验平板温度抬升50～70 K,燃烧室/透平联合计算方法有效地分析了燃烧室出口辐射强度对高温平板气膜冷却辐射传热的影响;高温燃气辐射特性对于平板温度分布具有明显影响。     

端壁对在横向流动中的圆柱体传热的影响

靠近燃气透平叶片顶端或根部的叶片表面的热负荷强烈地受到那里的二次流的影响。叶片进口边缘首先与高温燃气相接触,因此,端壁对叶片进口边缘传热的影响值得进行研究。Schmidt和Wenner的文章提供了早期对圆柱体传热的研究结果。Kestin和Maeder的工作充分证明了自由流的湍流度对传热系数有很大的影响。Johnston在文献中对二次流给出了甚为清楚的说明。本文用一个在横向流动中的圆柱体,并在圆柱体上安置一块平板,来模化靠近端面的透平叶片进口边缘处的流动。     

扩压叶栅中弯叶片作用气动机理的探讨

回顾和总结了关于弯叶片在压气机中气动机理的不同理解.深入探讨了压气机中弯叶片叶栅的气动力学变化,给出了弯叶片气动机理的另一种解释,即弯叶片在亚音速叶栅中通过改变密流的径向分布控制分离流动的发展,在超跨音速叶栅中通过改变激波前后的压力分布控制激波强度的大小.     

气膜冷却布置对前缘流动传热的影响

透平一级静叶前缘是高温燃气滞止的区域,承受着整个叶片最高的热负荷,是极为重要的冷却部位。本文首先通过压力敏感漆实验得到了前缘在不同布置、吹风比、密度比情况下的绝热气膜冷却有效度分布,结合数值所给出的详细流场和传热信息,深入剖析了前缘气膜冷却的流动传热机制。     

弯叶片对压气机叶片表面流动稳定性影响研究

本文研究了压气机叶栅中采用弯叶片对叶片表面流动稳定及转捩的影响.以风洞测得的叶片表面静压实验数据为基础,通过求解Falkner-Skan方程,获得不同来流马赫数下叶片边界层内气动参数.将以上结果作为边界层的平均流动值,结合数值离散化的正交曲线坐标系线性抛物化稳定性方程(PSE),对边界层流动的稳定性进行特征值分析.计算结果表明,在压气机中采用弯叶片,可改善叶栅吸力面两端区边界层的流动,但同时会恶化叶栅吸力面中部边界层流动的稳定性;合理地匹配选择叶片的弯向与弯量,才能有效地提高扩压叶栅的整体流动稳定性.     

透平叶栅大负攻角分离流动特性

一、引言 大功率汽轮机组参加调峰、担负供热以及采用空冷技术时,汽轮机末几级叶片经常处在高背压、小相对容积流量状态下工作,由此引起的大负攻角分离流动是叶片发生失速颤振的根本原因.Dring和Joslyn曾考察了透平叶栅负攻角分离流动对叶片换热的影响,但国内外在这方面的研究仍很缺乏.为研究透平叶栅大负攻角分离流动的湍流特性,在文献[3、4]的基础上,本文应用热线风速仪详细测量了两套典型透平叶栅的大负攻     

密度比和吹风比对透平静叶气膜冷却的影响

燃气轮机中冷却空气和高温燃气的密度比和吹风比是影响透平叶片气膜冷却性能重要因素。本文采用压力敏感漆技术,对燃气轮机第一级静叶栅气膜冷却的冷却性能进行了实验研究。实验中测量了静叶栅在不同密度比（1．5／1．0）和不同吹风比条件下的冷却效率。密度比的改变射流的出口动量,造成射流出口的流动特征发生变化,从而影响冷却效率,影响...     

低温氦气透平膨胀机导向叶栅的数值模拟

低温氦气透平膨胀机是大型低温氦制冷系统的关键部件,其导向叶栅对整个透平膨胀机的效率有着重要影响。采用计算流体动力学(CFD)软件CFX,运用标准k-!湍流模型,以低温氦气为工质,对所设计的透平膨胀机导向叶栅进行了全流道数值模拟。导向叶栅采用TC系列叶型。对不同叶型,不同叶片数下导向叶栅进行数值模拟。经过计算,得到了TC-2P、TC-3P、TC-4P三种叶型在设计工况下的结果,发现采用TC-2P叶型时,导向叶栅具有较好的性能,同时得到了导向叶栅性能随着叶片数的变化规律。     

透平叶片中的二次流旋涡结构的研究

当今在透平机械行业中的研究人员常常会被二次流旋涡结构的研究所吸引。本文作者主要用数值计算,部分地也用实验手段,试图研究、分析与讨论叶片通道中马蹄涡、通道涡、角隅涡和间隙涡等二次流旋涡的生成、演绎与发展。对于壁涡由于尺寸很小而不容易发现。现在应用弯扭叶片作为一种手段来降低叶片损失的人多了,从而需要对弯扭叶片对上述旋涡的影响进行研究。因此,本文对周向弯扭叶片的影响以及其对损失影响的机理也进行了讨论。     

尾板对叶片弯曲作用的影响

通过小展弦比透平矩形静叶栅的低速风洞实验,研究了在不同冲角下栅后有无尾板叶片弯曲对叶栅气动特性改善作用的区别,实验结果表明,叶栅出口条件是影响叶片弯曲效果的重要因素之一。