渦輪葉頂間隙流動(dòng)及控制技術(shù)研究.pdf

1、高性能渦輪間隙流動(dòng)非常復(fù)雜，泄漏引起的流動(dòng)損失約占渦輪流動(dòng)損失的三分之一，且葉尖泄漏流對(duì)下游的靜葉流場(chǎng)也起著重要的影響。為了改善渦輪的性能，需要對(duì)葉頂間隙流動(dòng)本質(zhì)進(jìn)行分析及其損失產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行研究，進(jìn)而采取有效的控制方法改善泄漏流動(dòng)狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)控制泄漏損失的目的。
　　本文以E3發(fā)動(dòng)機(jī)高壓級(jí)渦輪動(dòng)葉作為研究對(duì)象，首先采取被動(dòng)控制方法如端壁造型和帶冠結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明適當(dāng)優(yōu)化的弧形端壁造型可以改善泄漏渦和通道渦作用狀況、提高出口總壓和改善

2、氣流角分布、降低葉頂間隙泄漏和提高效率。最優(yōu)端壁造型可以減少間隙泄漏0.27％，提高效率0.77%。在變攻角下，最優(yōu)端壁造型效率最高點(diǎn)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)攻角下，但攻角變化越大，間隙泄漏流動(dòng)越少。直通式、臺(tái)階式和交錯(cuò)式迷宮密封都能降低葉頂間隙泄漏和提高效率，且交錯(cuò)式迷宮密封效果最佳，減少了出口截面高總壓損失區(qū)域。篦齒高度對(duì)泄漏流動(dòng)基本沒(méi)影響，而篦齒個(gè)數(shù)、徑向間隙和壓比都對(duì)泄漏和總體氣動(dòng)性能有著重要影響。迷宮密封葉冠相關(guān)損失主要是密封損失和摻混損失

3、，且對(duì)于不同類型迷宮密封，密封損失在葉冠內(nèi)的分配區(qū)域不一樣。
　　其次采取主動(dòng)控制方法機(jī)匣噴氣，利用軸向排列的噴氣孔對(duì)葉頂進(jìn)行噴氣，阻滯了泄漏流進(jìn)入葉頂間隙。通過(guò)機(jī)匣噴氣和端壁造型聯(lián)合控制，研究了噴氣位置，噴氣量，不同間隙高度對(duì)渦輪渦系發(fā)展和氣動(dòng)性能的影響，最后以1.5級(jí)高壓渦輪為研究對(duì)象，研究了機(jī)匣噴氣對(duì)不帶冠渦輪和帶冠渦輪的泄漏流及其與主流的摻混對(duì)下游靜葉的影響，結(jié)果表明機(jī)匣噴氣改善了泄漏流出口氣流角，減少了泄漏流進(jìn)入葉頂或葉