白　涛,王书贤

(西安航空学院 飞行器学院,西安 710077)



表面粗糙度对涡轮叶片吸力面边界层的影响*

白涛,王书贤

(西安航空学院 飞行器学院,西安 710077)

为了研究涡轮叶片烧蚀、腐蚀以及积碳等引起的叶片表面粗糙度增大对吸力面边界层的影响，数值模拟分析了在设计工况下，表面粗糙度对低压涡轮叶片吸力面边界层发展的影响规律.结果表明：增加叶片表面粗糙度使边界层的速度分布趋于饱满；减小粗糙度可减弱边界层的分离，降低分离损失；增大粗糙度可诱发边界层提前发生转捩；粗糙度愈大，边界层的损失愈加显著.

表面粗糙度；涡轮叶片;吸力面；边界层

叶片在加工、安装以及实际工作过程中的烧蚀、腐蚀及灰尘的融化附着等使得叶片表面粗糙度增大.叶片表面的粗糙度会显著的影响涡轮在整个工作状态的气动性能，随着粗糙度从0.76 μm增大到10.16 μm，涡轮的效率降低了2.4%[1].当将涡轮叶片表面的粗糙度从10.16 μm降低到0.76 μm时，火箭发动机的高压燃油涡轮泵效率增加了2.5%[2].文献[3]研究表明随着粗糙度的增加，低压涡轮的总对静的效率下降了19%.粗糙度对涡轮性能的影响主要体现在对边界层的影响上.文献[4-5]研究发现在低雷诺数，较小的粗糙度对边界层的发展几乎没有影响，粗糙度的存在使得叶片吸力面分离点前的边界层变薄，因此在大雷诺数状态下,边界层的损失急剧增大.文献[6-7]对比了表面粗糙度和湍流度对涡轮气动性能的影响，研究表明相……