徐 鹏 ， 胡 辉

（1.海军装备部驻沈阳地区军事代表局驻大连地区第一军事代表室，辽宁 大连 116000；2.中国船舶集团公司第七〇四研究所，上海 200031）

0 前言

汽轮机末级在小容积流量工况下，叶栅中存在二次流损失和叶型损失。通道内产生的分离涡、回流涡和动静间隙涡使末级叶片存在鼓风、水蚀、叶片震颤等问题[1]，同时，气动力作用在叶片表面的不均性导致叶片承受较大弯曲扭矩和扭转力矩，产生叶片损伤，降低叶片寿命。

有研究表明：在低相对流量下，末级动叶顶部压力面的近前缘区域发生流动分离，随着流量的进一步减小，在通道内出现通道涡、尾迹涡，流动分离向叶根发展[2]。较小的汽流速度所产生的离心力不足以抵消内弧到背弧产生的压力差，产生了汽流的横向运动，同时，上下端壁上的横向来流与叶栅背弧附面层相汇合，造成附面层的脱离进而形成通道涡[3]。通道涡下游还有壁角涡、脱落涡等形成带状尾迹区域，即尾迹涡。汽流在静叶栅根部流道内急剧膨胀，出口流速达到超音速状态时，在叶片尾缘产生强烈激波，而动叶前缘受到静叶尾缘激波的影响产生非定常压力场，引起压力脉动。汽流穿过激波层后，马赫数骤降低，产生较大的能量损失。合适的汽流冲击叶片角度可以减少正激波，降低涡系强度[4]。

随着计算流体技术的发展，利用CFD技术可以获得更加细致的温度、压力、流动特性。本研究采用计算流体力学软件CFX对某型汽轮机低压缸末级级内流动进行三维定常模拟，通过分析平衡态下不同流量工况下的流动特性，研究流道内流线、压力分布、流动分离和涡系结构[1-4]。……