汽輪機扭葉片葉頂間隙泄漏流動的數值分析

楊 靜

(長春工程學院)

汽輪機扭葉片葉頂間隙泄漏流動的數值分析

楊 靜*

(長春工程學院)

針對某汽輪機中壓級扭葉片進行數值研究，分析了不同葉頂間隙下扭葉片頂部的泄漏流動，并著重研究了扭葉片間隙渦的形成、發展和對汽輪機級性能的影響。研究結果表明：葉片的適當扭轉，可使徑向壓力梯度變緩、根部的反動度增加、頂部的反動度減少，在一定程度上控制了泄漏流動的發展。扭葉片葉頂處的泄漏渦在葉柵通道中是以螺旋狀向下游發展的，渦核的位置隨流動逐漸遠離吸力面。當葉頂間隙增大時，泄漏渦強度變大，并且與上通道渦的摻混作用增強，從而導致了更大的流動損失。

汽輪機 扭葉片 葉頂間隙 泄漏流 通道渦

為了提高汽輪機通流部分的流動效率，汽輪機的葉片大部分都采用了扭葉片，以適應氣動參數沿葉高變化的情況，有效減小沖角并滿足汽輪機級的性能要求。但由于葉頂間隙的存在，葉頂的泄漏流體依然會與通道主流流體摻混，干擾葉柵通道內的正常穩定流動，造成主蒸汽做功能力降低，影響汽輪機的運行效率。因此有必要了解葉頂泄漏流在扭葉片葉柵通道內的流動狀態，從而更好地控制頂部的泄漏流動、降低泄漏損失和摻混損失。

近年來，國內外學者圍繞葉頂間隙泄漏及其對葉柵流道內的影響進行了一系列理論和試驗研究[1～7]，基本揭示了泄漏流動產生的機理和泄漏渦的發展規律。在扭葉片的研究方面，隋永楓等采用人工神經網絡和遺傳算法對汽輪機低壓級扭葉片進行三維優化設計，優化后有效改善了次末級葉根處的流動分離，降低了流道損失[8]。……