高负荷涡轮扇形叶栅变攻角气动试验研究

为了探究不同出口马赫数、进口攻角对涡轮叶栅气动性能的影响,本文在进口气流偏离轴向23°的条件下,试验出口马赫数分别为0.7、0.8、0.9,并在出口马赫数为0.8的条件下,攻角分别为0、±7.5°与±15°,对某型涡轮扇形静叶栅进行了吹风试验。试验结果表明:随着出口马赫数的增加,叶片载荷增大,出口总压损失增加,出口气流角减小;随着进口气流攻角从负到正的变化,叶片前缘压力载荷增加,出口气流角增加,总压损失先减小再增大,且攻角为0时,总压损失最小。     

叶片表面粗糙度对透平叶栅气动性能影响的试验研究

燃气轮机的透平前温在不断提高,采用热障涂层技术是保证透平叶片能够在高温下安全工作的重要手段.但是热障涂层的喷涂会改变叶片表面的粗糙度,粗糙度的变化对透平的气动性能会有多大的影响是必须关注的问题.本文试验研究了叶片表面粗糙度对透平气动性能的影响.试验结果表明,在喷涂过程中必须控制叶片表面粗糙度,否则会显著增加损失.     

负攻角下叶栅损失的数值模拟与改进分析

对某200MW机组中压末级的进行了数值模拟,针对动叶片进口大负攻角,攻角损失大的情况,对动叶片进行优化设计,提高机组的效率。     

燃气透平静叶栅的弯扭气动设计分析方法

给出了一个适用于弯扭燃气涡轮静叶栅的气动设计分析通流计算方法。采用Ｓ２流面流函数方程做为主控方程，而热力气动参数的计算采用变热比求解方法，损失模型以修正的安利－马歇森模型为基础，二次流损失的计算考虑了弯叶片的影响。用此方法对一小展弦比涡轮级静叶栅进行不同弯曲角的弯扭联合成型气动设计，合理地反映了叶栅内流场特性。     

涡轮叶栅损失模型研究及其在列车电站燃气轮机透平中的应用

叶栅损失取决于诸多因素的相互关联，整理试验数据以及组织试验时必须抓住描述流动本质的准则参数，建立的数学模型才能简明精确。叶栅的特性必须要有两个参数才能确定，较为合适的是收敛度和转折角。发展了损失模型，并应用于某列车电站燃气轮机透平。     

冲角对导向涡轮叶栅气动性能影响研究

汽轮机组运行时,冲角的变化可能在叶栅流道内造成流动损失.因此有必要研究来流冲角的变化对涡轮叶栅内流动的影响.通过导向叶片进口气流与轴向偏转一10°,0°和10°建立三个工况.用ANSYS CFX流体动力学软件分别对三个工况进行数值仿真,结果发现仿真叶片的后加载特性具有很好的冲角适应性,在压力面和吸力面的大部分范围内冲角...     

冷气掺混对涡轮叶栅气动性能影响试验研究

为分析冷气掺混对涡轮叶栅气动性能的影响,对某船用燃气轮机高压涡轮导叶开展了带冷气条件下的扇形叶栅吹风试验,结果表明：冷气掺混对叶片型面压力分布有较大影响,且在吸力面表现尤为突出;在冷气流量比小于7%工况下,叶栅能量损失较无冷气喷射时增加（< 9%）,甚至在Ma=1.05时能量损失较无冷气喷射时还小;当冷气流量比大于7%时,叶栅能量损失随冷气流量比的增大而迅速增加（最大可达26%）;平均出口气流角随着出口马赫数的增加而增大,变化范围为17.7°~18.1°,且在同一工况下冷气喷射会使平均出口气流角增大。     

设计透平跨音速叶栅时出气角的确定

本文综述了在设计透平跨音速叶栅时气流出气角的各种计算方法和相应的公式,并和试验结果进行了对比。文中还提供了收缩——扩张形流道的跨音速叶栅出气角计算时所用的曲线。     

跨音速透平叶栅极限进气角的确定

本文提供了一个计算大功率汽轮机末级动叶顶部截面跨音速叶栅的极限进气角的方法.按本方法求得的极限进气角与吹风试验及数值试验的结果吻合较好.     

间隙尺寸对涡轮叶栅气动性能影响的实验研究

测量了较大间隙(τ=0．036)下常规直叶栅中分面和上下游及栅内的气动参数,并与黄洪雁博士测量的较小间隙(τ=0．023)下相同叶栅的试验数据进行了详细比较,讨论了间隙尺寸变化对间隙流动和整体叶栅气动特性的影响。     

Impact of Stagger Angle Nonuniformity on Turbine Aerodynamic Performance

The assembling error may lead to variation in stagger angles, which would affect the aerodynamic performance of the turbine. To investigate this underlying effect, two parallel numerical experiments on two turbines with the same profile, but uniform and nonuniform vane stagger angle respectively, were conducted in both steady and un- steady methods. The results indicate that certain changes in the detailed flow field of the turbine occur when the stagger angles are nonuniform, further, the blade loading distribution of the vane and rotor become markedly dif- ferent from that in uniform vane stagger angle situation. Then these consequences caused by nonuniformity men- tioned above enhance the unsteadiness of the flow, finally, the aerodynamic performance changes dramatically. It also shows that, compared with steady simulation, the unsteady numerical simulation is necessary in this investigation     

某型涡轮动叶气动性能的实验研究

在环形涡轮叶栅低速风洞上,对原型和改型两套动叶栅进行了不同冲角下的吹风实验。应用五孔探针与设置在叶片表面上的静压测孔,分别测量了叶栅出口横截面的气动参数沿节距与叶高的分布以及根、中、顶3个廻转面内静压系数沿叶型的分布。实验结果表明:与原型动叶比较,改型动叶总损失在-10°、-5°、0°、5°和10°5个进气冲角条件下分别降低了6.17%、4.73%、13.53%、19.34%和21.7%,而且具有良好的冲角适应特性。     

变几何平面叶栅数值模拟

使用CFD软件NUMECA对变几何平面叶栅三维流场进行了数值模拟。分析在不同叶片安装角下,叶片表面静压系数、出口总压损失系数和出口气流角的变化规律。结果表明：在叶栅转角范围内,随着安装角的增大,沿叶型表面气流的扩压段显著增加,叶栅出口气流角也会随之增大,而叶栅总损失不断减小,其中,叶型损失先减小后增大,叶顶间隙泄漏损失和端部二次流损失都是减小的。     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

叶片转角对小型Savonius风机气动性能的影响

Savonius风机是一种典型的垂直轴风力发电机,通过对其进行流固耦合分析,研究叶片转角对风机气动性能的影响。利用ANSYS的CFX流体模块,流体湍流模型选择基于RANS的标准k-ε湍流模型,对风轮进行流固耦合分析,从而获得叶片产生的力矩情况,并计算了风机的功率特性。利用求解结果,得到了力矩系数与叶片转角之间的关系。分析了风机叶片在旋转一周中所产生的最大扭矩以及负扭矩所处的位置和范围。通过分析转角对风机性能的影响,可为今后的Savonius风机叶片形状优化和效率提升提供参考。     

带有冷气掺混的三级透平气动性能数值研究

借助NUMECA数值仿真软件,以某型燃气轮机的三级透平作为计算模型,对其在冷却气体掺混前后的流场进行了数值模拟。考虑到工质物性的影响,采用了变比热高温燃气作为计算工质。同时,针对燃气轮机透平进口的变工况问题,选取不同的透平进口总压值进行数值计算。结果表明,冷却气体的加入使得级损失增大,每列叶片流道出口速度或相对速度减小,下游叶片进口气流角减小;在三级透平冷气掺混时改变进口总压值,每列叶片流道的进口气流角几乎不变,除第三级动叶的激波损失与尾迹损失增大外,其余叶片流道的能量损失变化不明显。     

Experimental Investigation of Aerodynamic Performance due to Blade Tip Clearance in a Gas Turbine Rotor Cascade

This study examines how the complex flow structure within a gas turbine rotor affects aerodynamic loss. An unshrouded linear turbine cascade was built, and velocity and pressure fields were measured using a 5-hole probe. In order to elucidate the effect of tip clearance, the overall aerodynamic loss was evaluated by varying the tip clearance and examining the total pressure field for each case. The tip clearance was varied from 0% to 4.2% of blade span and the chord length based Reynolds number was fixed at 2×10⁵. For the case without tip clearance, a wake downstream of the blade trailing edge is observed, along with hub and tip passage vortices. These flow structures result in profile loss at the center of the blade span, and passage vortex related losses towards the hub and tip. As the tip clearance increases, a tip leakage vortex is formed, and it becomes stronger and eventually alters the tip passage vortex. Because of the interference of the secondary tip leakage flow with the main flow, the streamwise velocity decreases while the total pressure loss increases significantly by tenfold in the last 30% blade span region towards the tip for the 4.2% tip clearance case. It was additionally observed that the overall aerodynamic loss increases linearly with tip clearance.     

叶顶间隙对于汽轮机排汽缸气动性能的影响

介绍了汽轮机末级动叶叶顶间隙对于汽轮机排汽缸性能的影响,通过耦合末级叶片的排汽缸气动数模拟来考察这一影响,发现排汽缸内的流场情况会随着间隙漏汽量的不同而产生变化,表征气动性能的压力恢复系数也随之变化.研究表明,叶顶间隙射流对于排汽缸内流场的影响是不可忽略的,在以后的排汽缸气动设计及优化工作中需要考虑叶顶漏汽射流.     

CVN静叶透平级气动性能的数值计算与试验结果的比较及优化

以某600MW汽轮机高压缸内的CVN(顶部反扭)静叶透平级为计算对象,以Fine/Turbo软件为模拟工具,计算了不同速比下的透平级的气动性能,并与试验结果进行对比,分析比较了级效率、反动度、流量系数等技术指标。结果表明数值计算结果与试验吻合较好,气动性能指标的变化趋势一致;最佳速比均介于0.52~0.53之间;该静叶叶型并不是最佳,静、动叶损失偏大,造成级效率偏低。通过改进静叶成型,提出了3种透平级的改进设计方案,经计算和比较得出正弯静叶透平级为最佳方案,其静、动叶损失最小,比原模型级可提高透平级效率1.2%。