姚宏,周逊,王仲奇

(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,150001,哈尔滨)



弯叶片对超声速流动的影响

姚宏,周逊,王仲奇

(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,150001,哈尔滨)

针对弯叶片可以减少激波损失且作用机理不明的问题,对工业汽轮机中跨声速、超声速流动条件下弯叶栅进行了数值研究,分析了弯叶片对流场结构的影响,并为此设计了叶片弯角分别为0°、±5°、±10°、±15°、±20°、±25°的11种正、反弯角静叶方案,弯叶片弯高为50%展向,叶根与叶顶弯角相同。研究结果表明:弯叶片改变了激波结构,这一作用在不同的超声速条件下是相同的;在压比较大、流量较小的条件下,工业汽轮机采用超声速设计是可行的。弯叶片在超声速条件下可以降低叶栅损失,且存在最优值;相对于亚声速流动,超声速动叶吸力面上的损失减小;11种方案下静叶片正弯设计对动叶压力面影响较小,静叶片反弯设计对动叶压力面与吸力面均有较大影响。该结果可为工业汽轮机超声速设计、研究提供参考。

弯叶片;超声速流动;气动设计;工业汽轮机

在叶轮机械设计中采用高载荷叶片可有效减小部件长度、零件数量、透平质量与成本,相关流动机理与设计方法研究已进行了30多年[1]。一般来说,提高叶片载荷可以通过减少叶片数[2]或增加级载荷[3]来实现。在叶轮机械气动设计中通常叶栅出口马赫数在0.9及以下时定义为亚声速流动,马赫数在0.9～1.1之间定义为跨声速流动,马赫数在1.1以上定义为超声速流动。……