葉頂凹槽肋條對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子葉尖泄漏流場(chǎng)的影響

摘 要：本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)不同葉尖處理構(gòu)型的渦輪轉(zhuǎn)子流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，獲得了平頂葉尖、凹槽葉頂、帶肋條的凹槽葉頂?shù)臏u輪轉(zhuǎn)子間隙流動(dòng)特性，以及對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子性能的影響。研究的6種模型中，模型A6的轉(zhuǎn)子性能優(yōu)于平頂葉尖模型A1，其他凹槽構(gòu)型的轉(zhuǎn)子性能均低于平頂葉尖模型A1。

關(guān)鍵詞：渦輪轉(zhuǎn)子 葉尖間隙 泄漏流 凹槽肋條

中圖分類號(hào)：V231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0117-03

采用精鑄工藝制造高壓渦輪轉(zhuǎn)子冷卻葉片必然會(huì)在葉片葉頂處形成凹槽，這給有效控制葉尖間隙泄漏流提供了可能性，得到了科研工作者廣泛關(guān)注和重視。2006年Bob Mischo和Thomas Behr[1]開(kāi)展了渦輪轉(zhuǎn)子葉尖凹槽對(duì)某1.5級(jí)高負(fù)荷軸流渦輪性能影響的研究；2007年西安交通大學(xué)楊佃亮、豐鎮(zhèn)平。[2]研究了燃?xì)廨啓C(jī)透平轉(zhuǎn)子葉尖凹槽對(duì)動(dòng)葉頂部流動(dòng)和換熱的影響；2009年工程熱物理所張永軍、王會(huì)社等人[3]研究了某1.5級(jí)無(wú)導(dǎo)葉對(duì)轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子葉尖凹槽對(duì)間隙流場(chǎng)的影響。這些研究結(jié)果均表明，凹槽的存在改變了泄漏流的流動(dòng)狀態(tài)，阻礙泄漏流的流動(dòng)，從而降低了泄漏流量以及泄漏損失，葉尖區(qū)域的氣動(dòng)性能得到改善，渦輪效率比平頂葉尖渦輪效率有所提升，葉尖傳熱系數(shù)下降。

1 模型和計(jì)算方法

本文研究的基準(zhǔn)渦輪轉(zhuǎn)子為某高爐煤氣余壓透平渦輪轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為3000 r/min，轉(zhuǎn)子葉尖間隙為2 mm。葉頂凹槽深度為4 mm。本文對(duì)比分析了6個(gè)計(jì)算模型（表1），如圖1給出了葉頂凹槽內(nèi)嵌彎曲肋條的模型A3和內(nèi)嵌3個(gè)周向直肋條的模型A6。……