渦輪轉子部分冠泄漏損失特性

在航空發動機和燃氣輪機中，為減少間隙泄漏損失和減小葉片振動，在條件許可的情況下，現代渦輪一般將轉子葉片設計成頂部帶冠的結構。但該結構也帶來了間隙內流動摻混增強、葉片表面積增加引起冷卻困難等問題，從而影響渦輪乃至發動機的長時間可靠運行。因此，開展帶冠葉尖泄漏流動機理研究，并對葉冠結構進行優化，一直是近年來業界的重點研究方向之一。

經過多年的研究，業界已深入理解了葉冠泄漏流動特征和泄漏損失形成機理，并進一步開展了葉冠泄漏流動控制方法研究，主要包括常規葉冠幾何參數精細化設計、常規葉冠布置導流器、采用部分冠結構等。前兩種方法均是通過減小葉尖端區局部動量摻混，實現泄漏損失控制。后者綜合考慮了氣動、換熱和結構強度等多方面因素，具有良好的工程應用前景。但由于部分冠改變了葉冠容腔進口形狀，增大了容腔進口面積，氣動損失反而會有所增加，其對葉尖泄漏損失的控制效果仍有待提高。

本期《渦輪轉子部分冠泄漏損失特性分析》一文，利用數值模擬方法，在渦輪葉柵環境下對比分析了幾種部分冠結構的氣動性能，明確了部分冠的泄漏損失來源，并進一步討論了不同氣動條件下部分冠的泄漏損失特性，可為部分冠的結構設計提供參考。