變幾何渦輪葉柵氣動性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代渦輪向著多工況方向發(fā)展，變幾何渦輪在渦輪應用中所占比重也越來越大，對其總體性能研究和葉柵中二次流的研究也一直是葉輪機械領域中的重要課題。葉柵內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)的分析對于優(yōu)化其幾何結(jié)構(gòu)以及有效控制和減小二次流損失具有重要的意義。
　　 首先，本文對某柱面端壁的低壓渦輪第一級靜葉采用可轉(zhuǎn)導葉法建立變幾何渦輪模，并對不同轉(zhuǎn)角下的葉柵的三維復雜流動進行了數(shù)值模擬，模擬的結(jié)果捕捉到了該渦輪級葉柵的內(nèi)部流的流動細節(jié)，展示了葉柵內(nèi)的二次流流

2、動和渦系三維分離。通過對葉柵中的二次流現(xiàn)象和流動損失機理的分析，揭示了該渦輪級葉柵通道內(nèi)端部間隙泄漏渦的演變過程，以及旋渦結(jié)構(gòu)對損失分布的影響，明確了此渦輪級葉柵的主要損失分布所在。
　　 其次，針對柱面變幾何渦輪間隙隨轉(zhuǎn)角變化的特點，本文按照幾何模型通過數(shù)學計算得出不同轉(zhuǎn)角下葉柵的非均勻間隙分布規(guī)律。通過葉片端部的流場分布和壓力分布揭示了非均勻間隙在不同轉(zhuǎn)角下對葉柵端部泄露渦系的影響。通過研究球面端壁的變幾何渦輪的間隙變化規(guī)律

3、，發(fā)現(xiàn)球面端壁的變幾何渦輪通過合理的模型設計，可以使其端壁處間隙在葉片旋轉(zhuǎn)時不發(fā)生改變。在設計角度，本文通過數(shù)值模擬0.8mm間隙和0.5mm間隙下的球面端壁和柱面端壁變幾何渦輪，通過對比四個不同方案效率發(fā)現(xiàn)了采用球面端壁和減小間隙都能提高渦輪在設計轉(zhuǎn)角的效率。
　　 最后，本文通過對渦輪端壁進行球面改型，并采用0.5mm間隙值，來模擬不同轉(zhuǎn)角下的球面端壁葉柵的三維復雜流動，通過損失機理的分析與柱面端壁的局部流場比較，揭示在非設