叶片正弯曲对透平静叶栅叶片气动特性影响的实验研究

本文报告了对一种具有常规直叶片和弯曲角分别为＋１０°，＋２０°及＋３０°的弯曲叶片的透平静叶栅的叶片表面静压分布进行实验测量的结果，分析了叶片正弯曲对叶栅叶片气动特性的影响．结果表明对于该典型低展弦比小折转角的透平静叶栅，采用正弯曲叶片在叶片吸力面建立了一个沿叶高方向的“Ｃ”形静压分布，但并没有提高叶栅气动效率．     

倾斜透平静叶栅的全三元流场分析

文献[1]首先提出了采用倾斜叶片来降低透平静叶损失的设想。此后有过许多研究都表明,适当改变积叠方式可以改变叶片表面径向压力分布,以达到控制附面层内低能量流体的流动、减少叶栅损失的目的。为了了解这种措施对流场的影响,本文以文献[7]中用传统周期性条件的全三元势函数程序,对文献[3]中径高比为3的实验叶栅(图1和2)求出了径向叶栅、正倾斜20°、负倾斜20°及复合倾斜叶栅(根部正倾斜20°,顶部基本径向)内的全三元流场,并对计算结果进行了分析。     

在大转角透平叶栅中叶片反弯曲对通道涡及静压场的影响

本文采用微型球头五孔探针对低展弦比大转角透平直叶片栅和反弯曲叶片栅栅内外流场进行了详尽测量,并开设静压孔测取了叶栅端壁和叶片表面的静压分布。根据实验结果,作者全面分析了叶片反弯曲对通道涡及静压场的影响,并明确提出：在大转角透平叶栅中,叶片反弯曲后,由叶片力在吸力面前部产生的沿叶高方向的反“Ｃ”型静压分布是控制通道涡减弱的关键,这也是叶片反弯曲作用的本质所在。     

在大径高比环形透平叶栅中叶片弯曲对二次流影响的实验研究

1实验装置与模型叶片倾斜和弯曲的概念是针对小径高比环形叶栅提出来的。在短叶片环形叶栅中采用弯曲叶片的效果如何，本文作者对此进行了研究。同时也讨论了边界条件对静叶出口流场的影响。本实验是在哈尔滨工业大学的环形叶栅风洞上进行的。实验用的三套叶栅为：（1）常规径向叶片；（2）两端倾斜角为15”的弯曲叶片；（3）两端倾斜角为22“的弯曲叶片。其特性参数为：径高比为10．553，弦长b—31．Zmm，叶型安装角风一45．3“，进气角。0—90”，几何平均出气角。1—15”。出口马赫数M＝0．26左右。（1）（）（3）均为等截面叶栅，（2）…     

一种典型透平静叶型叶片正弯曲作用的实验研究

本文报告了一种典型透平静叶型叶片正弯曲作用的实验研究结果。通过采用微型５孔探针测量了常规直叶栅和端部周向倾斜角分别为１０°、 ２０°、 ３０°的正弯曲叶片叶栅的出口流场。定量分析了叶片正弯曲对叶栅出口二次流动能系数及其分布的影响,采用两种损失计算方法探讨了叶片正弯曲对叶栅出口二次流损失的影响,并讨论了不同弯曲角下的叶栅出口气流角变化。     

跨音速透平平面叶栅实验

本文主要根据三套叶栅的实验结果,分析跨音速透平叶栅槽道内波系产生和发展的过程以及它们对叶栅气动性能的影响.文中讨论了极限工况、极限负荷和极限进气角等重要特性,明确了跨音速叶栅作功能力大而效率并不低的优越性.     

空冷透平静叶气膜冷却数值研究

为了深入了解空冷透平气膜冷却机理及三维流动特性,对某型燃气轮机透平静叶进行了详细的数值模拟。计算采用三维N-S方程有限体积解法,湍流模型为标准k-ε模型加改进的壁面函数方法,网格为非结构。计算域扩展到多排气膜冷却孔及与其相连的冷气通道内,求解亦包含所有冷却孔内部流动。根据计算结果重点对前缘气膜冷却复杂三维流动以及整个叶片的气膜冷却特性进行分析。     

抽吸布局对弯曲叶栅气动性能的影响

为了充分发挥附面层抽吸对叶栅流动的控制作用,通过数值模拟,将两种典型的附面层抽吸槽布局与不同弯曲叶片相结合以研究复杂三维气动布局对扩压叶栅气动性能的影响。全叶高的吸力面抽吸能有效抑制吸力面中部的附面层发展,对降低叶栅主流损失最为有效;结合一定的叶片正弯曲,在叶片吸力面吸除进口流量2.27%的流体,最优的弯曲吸附式叶栅能将主流损失下降37.35%;但吸力面抽吸对角区分离的控制作用有限,裕度并未得到有效拓宽。紧贴于吸力面的端壁抽吸能有效吸除端区的低能流体,通过对角区分离的针对性控制,有效拓宽叶栅的工作范围;结合较小的叶片弯曲,仅在端区吸除进口流量1.48%的流体,便可将叶片的有效正攻角提高129.7%。     

一种“后部加载”型透平静叶的设计

“后部加载”形式载荷分布能有效降低叶片通道二次流损失，从而显著提高流动效率，为此，设计了一种具有“后部加载”特性的透平静叶叶型。数值分析和实验研究显示该叶型能够降低三维通道总损失，同时又具有高强度及大范围攻角适应性等特点。     

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...     

高负荷弯曲扩压叶栅中旋涡流动的研究

在不同冲角下,采用五孔探针对三种大弯角压气机叶栅流场进行了详细测量,并利用数值模拟研究了流动分离和旋涡结构对弯叶栅气动性能影响.结果表明,叶栅流道内旋涡由多涡结构向单一涡结构转变的趋势明显,叶片正弯曲加强了近吸力面涡系径向掺混作用;高负荷压气机叶栅中采用正弯叶片,必须抑制中部流动恶化.     

尾板对弯曲叶片压气机叶栅出口流场的影响

进行了带尾板的常规直叶片、正弯曲叶片、反弯曲叶片组成的三种矩型压气机叶栅在低速风洞上的实验研究,测量了叶栅出口流场,分析了零冲角下尾板对叶栅出口能量损失分布情况和二次流速度矢量的影响。结果表明尾板对压气机叶栅,尤其是弯曲叶片压气机叶栅出口流场有很大的影响,反弯曲叶栅的总损失最大。     

跨音速透平平面叶栅绕流特性的实验研究

本实验室叶栅风洞自1976年投入运行,已经完成了30套叶栅实验。这些叶栅的工作参数都属于跨音速范围.这包括有蒸、燃气轮机,动叶和导叶,顶、中、根部截面的各类叶型.稠度范围是b/t=1～2.5,气流折转角范围θ=11°～125°.它们具有一定的广泛性和代表性。     

透平静叶安装节距误差对级性能影响的数值研究

数值研究了蒸汽透平静叶节距变化对级性能影响。选取典型高压透平级,通过增、减静叶数改变静叶节距,分别对原型(A)、静叶部分透光(B)、静叶完全透光(C)和静叶节距减小(D)四种设计情况进行了全三维定常计算分析,获取了透平静叶节距变化对级性能影响的认识,讨论了蒸汽透平叶片设计中的“无透光”工程准则,从而为处理静叶节距变化这一工程问题提供依据。     

小展弦比透平动叶栅二次流涡系演变及气动特性数值分析

采用控制容积积分法和协调一致压力修正算法数值求解三维稳态时均N-S方程组,对一小展弦比透平动叶栅在旋转状态下的二次流涡系演变和三维气动特性进行了分析。计算结果表明,该叶栅上下端壁通道涡在叶展中部交汇,在该处产生强烈的横向流动并引起叶展中部能量损失急剧增加,使损失沿叶高的分布由常见的双驼峰型变为单驼峰型,同时还使叶展中部出口气流的欠偏转角大幅度增大。     

变稠度大折转角弯曲扩压叶栅数值优化

以实验研究为基础,利用以均匀试验设计法,最小二乘拟合和遗传算法寻优相结合的混合优化方法进行了环形扩压叶栅弯曲匹配数值优化研究.结果表明,优化的弯角和弯高范围随叶型折转角的增大而减小,合理选择弯曲方案将可以达到改善角区流动、减小损失的目的;叶片弯曲优化匹配设计可扩展现代压气机中弯曲叶片的应用范围,也表明了在大转角压气机中采用弯曲叶片设计方法的巨大潜力.     

跨音速透平平面叶栅绕流的激波结构及其分析

通过跨音速透平平面叶栅气动试验所拍摄的纹影照片,分析讨论了在叶栅槽道及出口流场里的激波形成与发展。根据试验结果,论证了在自由边界面上反射激波的存在及其对流动特性的影响。在本文的第三部分对激波与附面层干扰的几种典型现象进行了讨论。     

叶片倾斜和弯曲对扩压叶栅出口流场的影响

本文对具有常规直叶片、周向正倾斜２５０叶片和正弯曲叶片组成的三种压气机平面叶栅在平面叶栅低速风洞上进行了实验研究，详细测量了零冲角下三种叶栅的出口流场，通过实验结果的分析比较，并与流场显示结果及叶片表面静压测量结果相结合，讨论了叶片倾斜和弯曲对扩压叶栅出口流场的改善作用。     

弯曲时片压气机时栅内二次流的数值研究

本文应用Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似隐式因子分解格式以及ＭＭＬ代数湍流模型,采用拟压缩性方法求解雷诺平均拟压缩Ｎ－Ｓ方程组,对弯曲叶片压气机叶栅内的三维粘性流场进行了数值研究．结果表明,正弯曲叶栅内通道涡较直叶栅强,其诱导产生的壁面涡较弱且位于吸力面与壁端的角区内,与壁角涡接近．在正弯曲叶栅出口处,通道涡开始处于破裂前期,叶栅总损失增加。反弯曲叶栅通道涡较弱,其诱导的壁面涡很强,位于通道涡左上方,壁面涡和通道涡的有利作用,使通道涡更稳定,叶栅总损失比直叶栅和正弯曲叶栅要小．