韩少冰, 钟兢军, 严红明

(1.大连海事大学 轮机工程学院,大连 116026;2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院,哈尔滨 150001)

叶顶间隙流动对叶轮机械的性能有很大影响,会导致叶尖附近做功减少、通道堵塞以及损失增加.自20世纪50年代以来,叶顶间隙流动一直是叶轮机械领域研究的一个热点.国内外学者为此进行了大量工作,取得了一系列的经验和认识.由于转子实验研究费用高、间隙流动测量难度大等原因,早期对间隙流场的实验研究多在静止的平面叶栅上进行[1-2].对于间隙流动,普遍认为受4种因素影响:叶片压力面与吸力面间的压力差、端壁附面层对间隙流动的影响、叶片和机匣间的相对运动及叶尖间隙的影响[3].端壁相对运动所诱导出的附面层内黏性剪切力及在间隙区产生的径向速度梯度改变了叶顶区流场结构[4],因此,某些没有考虑端壁相对运动的平面叶栅实验或计算结果在用于实际转子时,必须经过一定的修正[5].

对压气机叶栅的研究表明,端壁相对运动使泄漏涡的位置从端壁/吸力面角区迁移到端壁/压力面角区,叶顶通道涡较靠近叶片吸力面且远离端壁[6].随着端壁运动速度的提高,叶顶间隙区损失逐渐降低,端壁运动改变了整个通道内的流场结构[7].在动叶叶尖间隙流实验模型上的研究表明,端壁相对运动增加了叶尖泄漏量,其原因在于端壁相对运动所产生的切向分速度削弱了通道涡强度并使其远离叶片吸……