高性能渦輪葉柵非定常流動(dòng)性能分析.pdf

1、三維、粘性、非定常是葉輪機(jī)械內(nèi)部實(shí)際流動(dòng)的固有特性,非定常特性對(duì)葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的熱功轉(zhuǎn)換具有重要影響,因此研究其內(nèi)部葉柵的非定常干擾對(duì)于改善高負(fù)荷渦輪的性能具有重要意義,對(duì)非定常特性的認(rèn)識(shí)和研究直接關(guān)系到葉輪機(jī)械的發(fā)展。本文采用區(qū)域縮放法、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、雙時(shí)間步法、標(biāo)準(zhǔn)k-epsilon湍流模型以及滑移界面法對(duì)某高性能渦輪級(jí)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并分析了渦輪級(jí)內(nèi)的三維非定常流動(dòng)。
　　 傳統(tǒng)的葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)方法己取得了很大的成功。這些設(shè)

2、計(jì)和分析方法中引入了一個(gè)重要假設(shè),即動(dòng)葉和靜葉都是在相對(duì)定常環(huán)境下工作。由于在高負(fù)荷以及偏離設(shè)計(jì)工況情況下,忽略非定常流的影響,采用定常假設(shè)作出的工程設(shè)計(jì)并不完全可靠,偏差較大,因此渦輪級(jí)內(nèi)的非定常流場(chǎng)數(shù)值模擬是現(xiàn)階段計(jì)算流體力學(xué)研究的重要領(lǐng)域。本文通過對(duì)葉輪機(jī)內(nèi)非定常流動(dòng)的研究,詳細(xì)討論了葉排間干擾對(duì)渦輪級(jí)氣動(dòng)性能的影響。渦輪級(jí)內(nèi)常見的非定常現(xiàn)象包括:激波、尾跡、脫落渦、壁角渦、通道渦以及泄露渦等。在每個(gè)靜葉通道內(nèi)可以觀察到周期性的流

3、動(dòng)。在跨音速工況下,渦輪級(jí)靜葉尾緣會(huì)出現(xiàn)激波,該激波會(huì)對(duì)下游動(dòng)葉通道內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生周期性的影響。該渦輪級(jí)內(nèi)的渦運(yùn)動(dòng)包括:靜葉葉片尾緣附面層引起的脫落渦;根腳區(qū)兩個(gè)端壁附面層相互干擾形成的壁角渦;動(dòng)葉通道內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的通道渦;存在葉尖漏流時(shí)出現(xiàn)的泄露渦。在定常和非定常模擬中,均可觀察到同樣形式的頂部泄漏渦。本文對(duì)上游尾跡與渦輪葉柵通道渦的相互作用機(jī)理進(jìn)行了分析,探討了非定常流動(dòng)物理本質(zhì),發(fā)掘非定常流的潛力,為發(fā)展非定常設(shè)計(jì)手段提供思路