透平叶栅中涡量场的实验研究

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动静干涉下涡轮叶栅内部涡系结构分析

ｔｈｅｉｆｒｓｔｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｅｃａｕｓｅｔｈｅａｘｉｌａｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｒａｄｉｌａｔｈｒｕｓｔｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｂｌａｄｅｔｈｒｏａｔｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｒｏｔｏｒ — ｓｔａｔｏｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｆｒｏｍｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｒｏｔｏｒ，ｔｈｅｖｏｒｔｉｃｉｔｙｏｆｓｔａｔｏｒｏｕｔｌｅｔｐｒｅｓｅｎｔａｃｙｃｌｉｃａｌｃｈａｎｇｅ；ａｎｄｔｈｅｐａｓｓａｇｅｖｏｒｔｅｘｉｎｔｈｅｒｏｔｏｒｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｌｆｏｗｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒａｎｄｔｈｅｖｏｔｉｒｃｅｓｆｒｏｍｕｐｓｔｒｅａｍｓｈｏｗａｓｔｒｏｎｇｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ．Ｔｈｅｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ
波导致泄漏涡和泄漏损失产生周期性变化。
０前
言
本文通过对某高压涡轮的两级进行数值计算，模拟了其在设计工况下的定常与非定常流场，并具体分析了涡轮第一
随着现代叶轮机械设计逐渐朝着减少级数、减少叶片、提高压比、提高效率以及减小轴向间距方向发展，使得叶轮机械的非定常效应变得明显，尤其是叶片排之间相互干涉变

液力透平动静叶栅内的流动特性

液力透平动静叶栅内的流动特性韩伟;李雪峰;陈昊;王洁;陈雨【期刊名称】《流体机械》【年(卷),期】2017(045)002【摘要】以径向导叶式离心泵反转作液力透平为研究对象,对全流道进行结构化六面体网格划分,运用大涡模拟(large eddy simulation,LES)模型进行三维非定常数值计算,分析了透平工况下动静叶栅内的压力分布、内部速度场、流道涡量分布、拟序涡流结构及演化过程.结果表明:所选的径向导叶式离心泵作透平时水力性能良好,动静叶栅交界面附近出现局部高压和局部高速流,非定常流动时动静叶栅内涡旋运动明显,流道内涡量主要分布在导叶工作面和叶片背面,伴随着叶轮旋转产生的涡在流道内会出现拉伸、合并和撕裂的演化形式.【总页数】5页(P46-49,56)【作者】韩伟;李雪峰;陈昊;王洁;陈雨【作者单位】兰州理工大学,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH311【相关文献】1.考虑动静干涉的多级透平叶栅大攻角流动特性的三维数值分析 [J], 冯永明;刘顺隆;刘敏;王林2.颗粒浓度对动静叶栅内非定常流动的影响 [J], 李仁年;金毅;韩伟;权辉;岳婷3.颗粒密度对动静叶栅内流动特性的影响 [J], 韩伟;李世姗;尹龙乾4.基于大涡模拟的动静叶栅内固液两相流动 [J], 韩伟;岳婷;李仁年;金毅;申正精;张钊5.透平工况动静叶栅内固液两相流动压力脉动特性 [J], 韩伟;李雪峰;苏敏;李仁年;陈昊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

燃气轮机透平叶片参数化设计及优化

析和方差分析。直观分析就是根据试验的结果分析试验
值随着因素水平的变化而变化的趋势，直观的找出使得
试验目标最优的因素水平的组合
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透平叶片优化设计
响应面方法（RSM）
RSM就是寻求响应和因子集合之间的真实函数关系的一个合适的逼近式。如果响应适合于因子的线性函数模型，则近似函数是一阶模型: 如果响应非线性，则必须用更高阶的多项式，例如二阶模型:
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透平叶片优化设计
案例
参与正交试验设计的变量为: 其余参数L，a1，和a2取值与原始叶型相同。
和叶片数z，它们的水平设置如表所示，
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透平叶片优化设计
案例
①任一列的所有水平的重复数相同;②任两列的所有可能的水平组合的重复数相同。凡满足这两个条件的表就可以称为正交表。
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透平叶片参数化表达
二维叶形
控制厚度分布的各参数意义如下: —前缘厚度，定义为中弧线前缘
点圆半径尺与L的比值; —尾缘厚度，定义为中弧线尾缘
点圆半径凡与L的比值; —最大厚度，定义为中弧线上最
大圆的半径凡与L的比值; —最大厚度位置，定义为前缘点
到最大圆圆心的轴向距离瓜与轴向弦长L的比值;
叶片设计及优化
正问题法
己知叶栅的几何参数，要求解出流场，求得叶片表面的速度、压力等分布。正问题方法设计叶片，就是利用正问题的计算结果修改几何参数，反复进行正问题计算直到获得满意的气动参数分布为止。
反问题法
给定叶片表面的压力分布，通过数值方法反求得叶片的几何形状。
数值优化设计通常需要在某种叶片参数化表达基础之上，通过流场模拟及优化算法，确
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piv技术在涡轮叶栅内流场试验中的应用

piv技术在涡轮叶栅内流场试验中的应用以piv技术在涡轮叶栅内流场试验中的应用为标题涡轮叶栅是涡轮机械中重要的组成部分，其内部流场特性对整个涡轮机械的性能和效率有着重要影响。

为了更好地了解涡轮叶栅内部的流动特性，研究人员采用了一种高精度的流场试验技术——PIV （粒子图像测速）技术。

本文将详细介绍PIV技术在涡轮叶栅内流场试验中的应用。

我们需要了解PIV技术的基本原理。

PIV是一种非接触式的流场测量技术，通过在流场中加入微小的颗粒示踪物，并使用激光照射流场，然后通过高速摄像机记录颗粒在不同时间间隔内的运动轨迹。

通过对这些轨迹进行处理和分析，可以获得流场中的速度分布信息。

在涡轮叶栅内流场试验中，PIV技术可以提供以下关键信息：1. 速度分布：通过PIV技术可以获取涡轮叶栅内不同位置的速度分布情况。

这对于了解叶栅内部流动的特征、涡结构的形成、涡脱落等现象具有重要意义。

通过对速度分布的分析，可以优化叶栅的设计，提高流动效率。

2. 湍流特性：在涡轮叶栅内部，湍流的存在对流动的稳定性和能量损失有着重要影响。

PIV技术可以提供湍流的统计特性，如涡量、湍流强度等参数。

这些参数可以用来评估叶栅的湍流控制效果，优化叶栅的结构和布置。

3. 二次流效应：在涡轮叶栅内部，由于涡结构的存在，会产生二次流效应。

PIV技术可以提供二次流的分布情况，如二次流速度、二次流方向等。

这些信息对于了解叶栅内部的流动特性和二次流对叶栅性能的影响具有重要意义。

通过对PIV技术的应用，研究人员可以更全面地了解涡轮叶栅内部的流场特性，为叶栅的设计和优化提供参考。

同时，PIV技术还可以与数值模拟方法相结合，进行流场数据的验证和修正，提高模拟结果的准确性。

然而，PIV技术在涡轮叶栅内流场试验中也存在一些挑战和限制。

首先，由于涡轮叶栅内的流动速度较高，需要使用高速摄像机和快速激光脉冲来捕捉流场中颗粒的运动轨迹。

其次，颗粒示踪物的选取和分布对测量结果有着重要影响。

上海理工大学科技成果——透平与流体机械

上海理工大学科技成果——透平与流体机械一、涡轮叶栅表面弱化换热机理与气热复合反问题的研究建立了叶片气动与传热的多目标优化设计平台。

叶栅参数的优化效果优于局部型线的优化效果，优化叶片表面传热量下降20%。

研究叶片前缘和端壁3D造型与气动优化方法，实现对叶栅前缘边界层分离的推迟，并降低由此引起的壁面二次流的强度，从而降低了叶栅端壁热负荷5%～10%。

证明“弱化叶栅表面传热”的新思路是具有理论可行性和工程应用价值的。

高温叶栅风洞二、流体机械噪声控制技术及应用建立叶轮机械声振耦合预测方法，为研究旋转叶轮流动噪声产生机制与辐射规律提供手段，解决了某型立式轴流泵流动、振动模拟困难，与实验值对比基本一致。

基于仿生技术开展流体机械流动噪声抑制研究，应用某仿生结构对叶片改造，有效地绕流噪声的影响。

仿生高压轴流三、大流量、高比转速、高效离心风机离心风机特点是高压力、低流量，轴流风机特点是大流量、低压力。

在风机的实际应用时，由于现场结构或工艺的要求、限制，往往需要选择离心风机替代轴流风机使用，造成风机运行效率低，浪费能源。

此类情况在水泥、钢铁及化工行业较多。

大流量高比转速高效离心风机，特点是流量大，效率高。

常规离心风机比转速在90～100之间仍可维持较高效率，而研发的高比转速离心风机模型比转速可在100～130区间仍有较高效率，风机效率不低于75%，流量系数超过0.4，完全可以替代混流或部分轴流风机。

风机模型四、高速、高压、高效离心风机离心风机压力超过30kPa以后，往往需要采用鼓风机或压缩机获得高压力。

鼓风机常用的罗茨鼓风机、单级高速离心压气机或多级离心鼓风机。

罗茨鼓风机存在效率低、维护成本高、要求输送气体无油时无法使用的特点，单级高速离心压气机转速高，体积小，但为了获得高转速需要采用齿轮增速、磁悬浮轴承或空气轴承，带来了成本高的特点，多级离心鼓风机存在效率低于单级高速风机，且成本远高于罗茨风机的特点。

高速、高压、高效离心风机，采用单级叶轮匹配成熟的高转速电机直连驱动，离心叶轮经过三元流动设计，具有压力系数高、效率高的特点，结构简单，高可靠性，压力可达到70kPa，流量30～100m3/min，功率不超过200kW；或压力≤30kPa，流量≤20000m3/h。

叶轮机实验报告(4项)

叶轮机械原理教学实验指导书北京航空航天大学能源与动力工程学院流体机械系二O一六年十二月1实验一平面亚音扩压叶栅实验1.1实验目的1)通过实验使学生熟悉平面叶栅实验设备和实验方法； 2)作出叶栅攻角特性和叶片表面压力分布曲线； 3)了解平面叶栅实验在压气机气动设计中的作用和地位。

1.2实验内容1.2.1平面叶栅的攻角特性气流通过平面扩压叶栅后，其方向要发生转折，气流转折角为∆β。

气流通过叶栅损失的大小可用损失系数ω来表示。

∆β和ω随攻角i 和来流马赫数M 1而变化，它们都是i 和M 1的函数。

低速叶栅吹风实验不考虑M 1对叶栅性能的影响，只讨论∆β和ω随攻角i 的变化。

叶栅的攻角特性如图1示。

由图1可以看出，当i 增加时, ∆β开始直线上升，ω几乎不变。

到某一攻角， ∆β达到最大值。

攻角再提高，∆β下降很快，ω急剧增加，这时叶背气流发生严重分离。

在很大的负攻角情况下，气流在叶盆分离。

∆β的大小反映了叶栅的功增压能力,而ω的大小则反映了叶栅有效增压的程度,ω表征气流流经平面叶栅发生的机械能损失，叶栅的效率和ω有直接关系。

压气机设计取max 8.0ββ∆=∆为叶栅名义工作点，把不同几何参数叶栅的名义工作点汇集在一起，即得到平面叶栅的额定特性线，这是压气机气动设计的依据。

1.2.2叶片表面压力分布叶片表面压力分布以无因次压力系数P 表示1*11P P P P P --=式中*1P 、1P 分别为叶栅进口的总压和静压，P 为叶片上任一点的静压。

P为正值说图 1.1 平面叶栅的攻角特性2明叶片上某点的当地速度低于叶栅进口速度，P 为负值表明当地速度大于叶栅进口速度。

典型的叶片表面压力分布曲线如图2所示，横坐标为弦长百分比。

进行叶片表面压力分布实验时，只测量一个攻角(例如5︒攻角)的叶片表面压力分布。

同时，还可以改变几个攻角(-10︒,10︒,18︒)，观察叶片表面压力分布变化情况，特别要注意大攻角时，叶片表面出现严重分离(失速)现象。

叶栅试验技术综述

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３８．凌代军,代秋林,朱榕川,等．叶栅试验技术综述[

平面叶栅试验研究

§2 平面叶栅吹风试验
算得参数
i 1A 1 2A 2
2 1
k
p* p
1/
1
k k
1 1
2
k
1
w1 1acr
m
ctg 1
ctg 1
ctg2
2
acr
k
2
1
kRT1*
w2 2acr
wm
w1
w2 2
§2 平面叶栅吹风试验
最终所需参数
2 1
Cx
2
b t
sin
m
p1* p2*
m wm2
Cy
2t b
sin
m (ctg1
ctg2 ) cxctgm
§3 平面叶栅正常特性曲线
平面叶栅正常性能曲线：叶栅的 , cy , cx与冲角变
化的关系曲线
特点：
1 反映一定的叶栅在不同工况下的性能
2 一定冲角范围内，与 i 几乎成正比
例增加
(15 5 )
2 1 2 1A i
动叶栅伯努利方程
hr
2 dp w12 w22
1
2
2*
m
Cx
2
b t
sin
m
p1* p2*
m wm2
表示叶栅中损失
§2 平面叶栅吹风试验
试验条件及测量参数
叶型及叶栅几何参数全部已知
叶型：q, b, a, c, e, f, 叶栅：1A, 2A, b, t
试验时应测参数：栅前：静压p1,总压p1*，进气角1, 总温T1* 栅后：静压p2, 总压p2*,出气角2
始出现脱离
5 叶栅扩压能力大而损失小工况， 0.8max 额定工况，以*符号表示

一种新的轴流式透平叶栅叶型生成方法

图6
叶片尾缘损失系数沿网络方向分布
14 因此, 通过调整
汽
轮
机
技
术
第 41 卷
1 , 2 可以改变曲线的类
型。由于不同类型的曲线对应的凸凹度不同, 这样 1 , 2 便可以控制叶型的厚度。通过调试发现, 1, 2 的变化程度可以很大 ( - % ~ + % ) , 而叶型的厚度变化却不是很大。因此, 1, 2 可以微量调整叶片厚度。图 3 给出了上下表面的 1 , 2 变化对叶型的影响。图 4 则给出了用二阶模型根据日立叶型 ZJ80 的部分参数所生成的叶型与原始叶型的比较图。由图 5 可以看出 , 采用二次曲线可以很好地还原叶型。但叶片型线只能保证一阶光滑。为了实现解决这个问题 , 下面将采用 Bezier 曲线对其进行高阶光滑。 2. 2 叶型型线的高阶光滑( 下称 Bezier 叶型) 在本文中, 以二次曲线生成的叶型为母型, 提取 n + 1 个点, 则根据( 3) 及( 4) 式可得: ( 1 - u 1) a0 a1 a2 ! a n- 1 = x 1( u) x 2( u) x 3( u) ! x n ( u) ( 1 - u 2) n ( 1 - u 3) n ! ( 1 - un ) n n( 1 - u 2) n- 1 u2 n( 1 - u 3) n- 1 u3 ! n( 1 - un ) n- 1 un
因此 , 可以求出 a 0 ~ an 的n + 1个未知点 x 坐标。同理, 可以求出 b 0 ~ b n 的n + 1个未知点的 y 坐标。利用这 n + 1 个点 , 根据 ( 3) 及( 4) 式, 可以确定一条 n 次的 Bezier 曲线, 以此曲线作为叶型的最好型线。图 5 给出了利用 Bezier 曲线光滑后的叶型与二次曲线生成叶型的比较图示。由图可以看出, 光滑后的叶型与初始叶型吻合得非常好 , 但前者却保证了 n - 1 阶光滑。

一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测系统及方法[发明专利]

专利名称：一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测系统及方法
专利类型：发明专利
发明人：肖俊峰,高斯峰,李永君,李园园,张炯,高松,南晴,唐文书
申请号：CN202011312421.X
申请日：20201120
公开号：CN112345633A
公开日：
20210209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测系统及方法，属于无损检测领域，该检测系统包括涡流仪、涡流检测探头等。

涡流检测探头与涡流仪连接，对比试样上开设有若干矩形槽。

本发明涡流检测系统对透平叶片TBCs层间裂纹信号敏感度高，能够有效检出最小尺寸为深度＝0.1mm、长度＝2mm的透平叶片TBCs层间裂纹缺陷，涡流检测探头能够与叶片型面良好贴合，减小因涡流检测探头摇晃和提离产生的干扰，涡流检测探头底部密封块的柔性橡胶泥层和绝缘胶布层便于拆卸、更换，涡流检测工艺参数中设置有涡流信号报警范围，检测员能够清晰区分裂纹信号和正常信号，操作简单易学。

申请人：西安热工研究院有限公司
地址：710048 陕西省西安市碑林区兴庆路136号
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：闵岳峰
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透平叶栅静叶周向布局的数值研究

透平叶栅静叶周向布局的数值研究以《透平叶栅静叶周向布局的数值研究》为标题，本文的主要内容是探讨透平叶栅在组织控制和动态响应方面的表现，即细节探讨其栅体结构、叶片形状、周向布局以及流动参数对透平叶栅性能的影响。

为此，本文采用基于网格形式的数值模拟，结合实验资料和数据分析，针对实验设置的几组不同型号的透平叶栅进行详细的数值研究。

首先简要阐述了透平叶栅的历史概况，介绍了它的历史由来、结构特征以及在空气动力领域中所起的作用。

然后，介绍了本研究的实验方法和材料，详细介绍了本研究的实验参数，以及实验过程中所采用的设备和仪器。

接着，重点讨论了不同类型及参数的透平叶栅在组织控制和动态响应方面的差异，包括栅体结构、叶片形状、周向布局以及流动参数等对性能的影响，并分别介绍了几组实验数据的结果和分析，以探讨不同的参数机制对性能的影响。

最后，总结了实验研究的主要成果：不同类型的透平叶栅在组织控制和动态响应方面表现出较大的差异，栅体结构、叶片形状、周向布局以及流动参数对性能有着比较显著的影响。

最后，根据实验研究结果提出了实际应用中可以采用的一些改进措施。

从实验结果可以看出，透平叶栅的类型、叶片形状以及流动参数对其组织控制和动态响应具有较大的影响。

在实际应用中，可以根据实验研究的成果，选择更加合理且更有效的透平叶栅类型和叶片形状，以提高其控制效果和动态响应特性。

此外，为了更好地研究透平叶栅的组织控制和动态响应特性，还需要进一步开展基于网格形式的数值模拟研究，确定不同参数及结构形式组合对透平叶栅性能的影响，以提供参考。

本研究对于深入了解透平叶栅在组织控制和动态响应方面性能特征以及影响机理等方面具有一定的实用价值。

在今后的研究过程中，可以进一步探索不同参数及结构形式组合对透平叶栅性能的影响，提高其实际应用的可行性。

综上所述，通过本研究可以得出结论，不同类型的透平叶栅叶片形状、栅体结构及流动参数对其组织控制和动态响应具有重要影响，在实际应用中，可以根据实验研究的成果，选择更加合理且更有效的透平叶栅类型和叶片形状，以提高其控制效果和动态响应特性。

非光滑叶片对叶栅流道内通道涡影响的实验研究

非光滑叶片对叶栅流道内通道涡影响的实验研究近年来，随着航空发动机性能、可靠性和可维护性的提高，对叶片发动机性能有效改善的研究得到了广泛的关注。

而叶片表面结构对发动机的性能有着至关重要的作用，其中，非光滑叶片的流动特性是一个重要因素，它具有改善发动机性能的潜力。

然而，在非光滑叶片的研究过程中，尚未对叶栅流道内通道涡影响做出定量分析，因此值得引起关注。

本研究以叶片厚度为4mm，宽度为100mm，叶片表面布置有各种不同形状、尺寸和位置的叶栅结构，研究叶栅流道内通道涡影响。

实验采用水模型实验装置，利用激光扫描画出涡场图，建立三维涡场动力学模型，分析叶片表面叶栅结构对流场的影响，探讨它们对发动机性能的影响。

实验结果表明，当叶片表面设计的叶栅结构的形状、尺寸和位置相同时，叶栅流道内涡动的强度及其分布基本不受影响。

当叶栅结构的形状、尺寸和位置发生变化时，叶栅流道内涡动的情况也会有所变化，其强度与流速还有结构尺寸有较大关系；当流速增大时，叶栅流道内涡动强度也会相应增大，反之，流速减小时，叶栅流道内涡动强度也会减小。

此外，实验还发现，叶片表面叶栅结构的变形会对叶栅流道内涡动强度产生影响，变形程度越大，叶栅流道内的涡动强度就越大。

同时，变形后改变的结构尺寸也会影响叶栅流道内涡动强度的变化。

综上所述，叶片表面叶栅结构的变形会显著影响叶栅流道内涡动强度及其分布，进而影响发动机性能。

结合上述实验结论，为了改善叶片发动机的性能，需要针对不同的叶片设计，通过改善叶片表面叶栅结构的形状、尺寸和位置或者变形，改变叶栅流道内涡动的强度及其分布，调节发动机的流场，从而达到改善发动机性能的目的。

本研究只是对叶栅流道内通道涡影响的初步实验，其中叶片设计的叶栅结构形状、变形类型和叶片尺寸等参数仍有待于进一步探讨。

未来研究将尝试更多条件下的实验，挖掘其对发动机性能的影响，为改善发动机性能提供有效的理论指导。

综上所述，非光滑叶片的研究具有重要的实际意义，已经具备发展的必要条件。

平面叶栅试验研究

曲线分析 1 转折角开始随叶型弯曲角增大得较快，后变慢至不再增加
q 35 , * 最大
2 对弯曲角小的叶型在正冲角下可以得到额定工况，而对弯曲角大的叶型，则在负冲角下得到额定工况。
3 当冲角在一定范围内，气流转折角与叶型弯曲角无关 * f (t , 2*)
5 i 5
4 当 19 q 3，6 气流转折角有较大值，阻力系数较小，叶栅性能好
2A 2 const
气流无脱离，叶型损失较小
§3 平面叶栅正常特性曲线
3 当冲角继续增大，与的cy 增加缓慢，而增cxp大加快。把达cx到p
相当于的c二xmin倍时的冲角称为临界冲角或失速冲角，这icr 时的工况称为叶栅失速工况。
4 当冲角有较大负值时，阻力系数也明显增加，这是由于叶腹后端开
§2 平面叶栅吹风试验
二、参数选取
叶栅性能主要指标：叶栅中能量转化能力大小与效率高低；即叶栅中气流压力的提高与损失的大小
或 Cy 来反映叶栅中压力提高的程度
Cy
2
t b
sin
m (ctg1
ctg2 ) cxctgm
将升力系数与阻力系数用气流角度及叶栅相对栅距联系起来
§2 平面叶栅吹风试验
原始叶型选定后，c，e，r1，r2以及厚度分布规律确定了
f a 由叶型弯曲角和叶型中线规律确定
常用的5种亚音速原始翼型 1 C4翼型，英国叶型系列，普遍，e＝30％ 2 NACA65－010翼型，美国航天局，e＝40％，高亚音速性能较好 3 BC－6翼型，e＝40％ 4 GTy－42翼型，e＝30％ 5 A40翼型，e＝40％
不同的级，l/b选择不同。对＝1.0的级，动叶中能量转化大，叶片所收弯曲应力大，l/b要选小一些。对＝0.5的级，负荷在动静叶中均匀分配，动叶的l/b可取的大一些。

透平叶栅端部二次流流动损失机制研究

透平叶栅端部二次流流动损失机制研究刘昊;刘亮亮;沈昕;何磊;欧阳华【摘要】为了探究叶栅端部二次流动结构及损失产生机制,对低速透平叶栅气动特性进行实验测量,结合数值模拟计算对透平端部二次流动结构及损失来源进行分析,通过分析通道内部熵产率分布,研究流动结构与不可逆损失之间的关系.结果表明,在所研究工况条件下,叶栅端部的二次流动结构主要源自来流边界层在前缘及通道内的三维分离现象,分离形成以马蹄涡、壁面涡以及通道涡为主导的涡系结构.端部二次流动损失主要来源于马蹄涡两分支、壁面涡和通道涡等漩涡自身的耗散,以及马蹄涡压力面分支与壁面涡合并成为通道涡时剧烈掺混引起的耗散.研究成果可为抑制端部二次流动及损失提供参考.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】6页(P252-257)【关键词】透平叶栅;端部二次流;通道涡;熵产率【作者】刘昊;刘亮亮;沈昕;何磊;欧阳华【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TK262随着燃气轮机透平技术的不断发展，单个叶片载荷与端壁的通流面积占比不断提高，端部二次流动损失也逐渐增加。

尤其是对于展弦比较小的高压透平叶片通道内部，端部二次流损失可占总损失的60%～70%，成为通道内主要的流动损失来源。

为了明确端部二次流动结构以及损失机制，进而考虑抑制相关流动及损失，许多研究对端部二次流动结构进行了实验观测，并根据实验结果提出了二次流动结构模型及形成机制。

1966年Klein对边界层在前缘滞止的三维分离现象进行了研究，提出端壁前缘流动分离会形成驻点涡，也被称为马蹄涡，并首次提出了具有马蹄涡和通道涡的端部二次流模型。

末级长叶片透平级气动性能的数值研究

末级长叶片透平级气动性能的数值研究张元桥;李彬;杨建道;史立群;李军;丰镇平【摘要】采用数值求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程和S-A 湍流模型的方法研究了背压和进口流量对汽轮机低压缸末三级通流部分流场结构的影响,特别是对末级长叶片透平级气动性能的影响特性.结果表明:背压升高和进口流量降低导致末三级总总等熵效率降低;随着背压升高和进口流量降低,进口汽流角(攻角)增大,叶栅通道内出现涡流,出口汽流角增大,使得余速损失先减小后增大.在高背压和小质量流量工况下,动叶出口扩压段出现回流区,动静间隙顶部出现环形涡流.指出了末级出口相对容积流量可以作为判定背压和流量变化引起末级长叶片和低压缸通流变工况特性变化的气动参数.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2016(045)003【总页数】7页(P200-206)【关键词】末级长叶片;背压;进口流量;气动性能;数值模拟【作者】张元桥;李彬;杨建道;史立群;李军;丰镇平【作者单位】西安交通大学叶轮机械研究所,西安710049;西安交通大学叶轮机械研究所,西安710049;西安交通大学叶轮机械研究所,西安710049;上海汽轮机厂有限公司,上海200240;上海汽轮机厂有限公司,上海200240;西安交通大学叶轮机械研究所,西安710049;西安交通大学叶轮机械研究所,西安710049【正文语种】中文【中图分类】TK262末级长叶片参数沿叶高变化剧烈，并且受叶片旋转和表面曲率以及变工况的影响，常伴有分离流、回流等现象。

尤其是当机组进入高背压或者小质量流量工况时，机组会进入鼓风工况，从而导致机组经济性和安全性降低，因此研究末级长叶片变工况气动性能有着重要的工程意义。

2009年R Sigg等人[1] 通过实验和数值方法研究了四种低载荷工况(3%～34%设计质量流量)的模型透平的流场，发现在极端低流量的情况下，汽轮机的末级叶片像压气机一样需要输入功，并且通过CFD模拟准确预测了顶部截面的温升。

压气机叶栅中不同安装角肋式涡流发生器的数值研究

压气机叶栅中不同安装角肋式涡流发生器的数值研究胡向嘉;郑覃;羌晓青;滕金芳【摘要】为了研究肋式涡流发生器对压气机叶栅角区分离流动的控制效果,本文采用数值方法,对不同安装角度的涡流发生器方案进行了详细的研究.研究结果表明:肋式涡流发生器根部与顶部会产生两个流向涡,安装角不同时顶部流向涡会明显变换旋向,从而导致其与角区分离流的相互作用过程出现较大的不同.负安装角的涡流发生器对角区流动的作用优于正安装角方案,能较为明显地减小角区低能流体的堆积,但研究结果也表明,需合理选择负安装角,当涡流发生器与来流夹角较小时,涡流发生器产生的流向涡强度较低,无法与吸力面/端壁处的低能流体进行有效掺混,而当角度过大时流向涡强度迅速增强,与分离涡的作用方式发生较大变化,下端壁处损失剧增.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】5页(P99-102,119)【关键词】压气机叶栅;涡流发生器;角区分离;流动损失;数值模拟【作者】胡向嘉;郑覃;羌晓青;滕金芳【作者单位】上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】V231;TK474现代航空发动机朝着高推重比方向发展，对压气机的性能提出了更高的要求，高负荷成为发展的必然趋势，这也导致压气机叶栅内容易出现大尺度的流动分离，造成流动损失增加和效率降低，甚至引起喘振、失速等气动失稳现象。

因此采用合理方式对压气机叶栅角区流动分离现象进行控制，对压气机性能的提高有着极大意义[1-3]。

在诸多的流动控制技术中，几何构型简单的被动式涡流发生器具有易安装、便于操作及高可靠性等优点，在流动控制研究领域具有重要的地位[4-5]。

1947年，Taylor[6]首先提出了涡流发生器的概念，并将其分为主动式与被动式两大类。

实验四涡轮叶栅流场显示实验

成绩北京航空航天大学叶轮机械原理实验报告学院能源与动力工程学院专业方向热能与动力工程班级120421学号学生姓名指导教师实验四涡轮叶栅流场显示实验4.1实验目的1、熟悉流动显示的实验方法，掌握通过实验观察来帮助认识流动机理这一重要的科研方法；2、认识涡轮叶栅内复杂的非定常流动现象。

4.2实验内容1、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高通道内的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅压力面、吸力面附近以及通道中部的流动特点；2、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高叶片尾迹的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶片尾迹的流动特点；3、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁区二次流的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅端壁区前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点；4、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁泄漏流的非定常流场，认识涡轮叶栅存在叶尖径向间隙后不同攻角下叶栅端壁泄漏流、泄漏涡、前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点，帮助理解涡轮内的流动现象。

4.3氢气泡法流场显示方法氢气泡流动显示技术是近几十年发展起来的流动显示技术，跟随性好、分辨率高，既可作定性观察又能作定量测量，适用于湍流、旋涡等非定常流动和紊流脉动的研究。

氢气泡法应用水的电解原理，在水中通上电流使其电解，在阴阳极分别产生氢气泡和氧气泡，由于阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，产生的氢气泡数量多, 氢气泡的体积可以比氧气泡小得多，所以利用氢气泡作为示踪粒子来显示流场。

计算跨音速透平叶栅极限进气角的方法

计算跨音速透平叶栅极限进气角的方法
茅声闿
【期刊名称】《热能动力工程》
【年(卷),期】1990(5)2
【摘要】本文提出了一个计算跨音速透平叶栅的极限进气角的方法。

该法以叶栅的相对极限环量为根据。

用本法计算得到的极限进气角和实验结果吻合较好。

【总页数】6页(P48-53)
【关键词】汽轮机;跨音速叶栅;计算方法;叶栅
【作者】茅声闿
【作者单位】哈尔滨汽轮机厂
【正文语种】中文
【中图分类】TK263.3
【相关文献】
1.设计透平跨音速叶栅时出气角的确定 [J], 茅声闿
2.时间相关法在跨音速二维透平叶栅绕流计算中的应用 [J], 周会芳
3.跨音速透平叶栅极限进气角的确定 [J], 茅声闿
4.高负荷跨音速透平叶栅气水模拟的试验研究 [J], 张天佐;黄尧澄
5.透平叶栅跨音速流动计算中的新型有限元法 [J], 朱刚;沈孟育;刘秋生;王保国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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