大膨胀比跨声速涡轮流动结构及损失的数值研究 被引量：9

1

作者 杨林 曾军 +1 位作者 谭洪川 丁朝霞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期632-640,共9页

为了揭示跨声速大膨胀比涡轮损失的主要特点和两种不同尾缘冷却方式对损失的影响,以典型大膨胀比跨声速涡轮和跨声速叶栅为研究对象开展了数值研究。研究发现大膨胀比跨声速涡轮的主要损失是叶型损失,占到总损失的65%左右,尾缘激波损失... 为了揭示跨声速大膨胀比涡轮损失的主要特点和两种不同尾缘冷却方式对损失的影响,以典型大膨胀比跨声速涡轮和跨声速叶栅为研究对象开展了数值研究。研究发现大膨胀比跨声速涡轮的主要损失是叶型损失,占到总损失的65%左右,尾缘激波损失是叶型损失的主要来源。尾缘全劈缝冷气入射通过提高尾缘基压区基压来减少尾缘膨胀波对气流的加速程度,从而降低最高马赫数和激波损失,尾缘压力面劈缝冷气入射通过改变叶片尾缘压力面激波波系结构,使原来的一道激波变成两道或者两道以上的弱激波,从而减少激波损失。两种尾缘冷气方式都有利于降低大膨胀比跨声速涡轮激波损失,但压力面劈缝冷气入射方式效果更为明显。 展开更多

关键词 大膨胀比跨声速涡轮 尾缘激波 尾缘劈缝 流动损失 数值模拟

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涡轮叶片径向倾斜尾缘劈缝减阻能力数值研究

2

作者 孔星傲 吕东 +2 位作者 王晓放 王楠 梁彩云 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1740-1748,共9页

针对传统水平排气劈缝结构流动损失大的问题,提出了径向倾斜排气的设计思想,并围绕其进一步提出了直线式和曲线式两种倾斜劈缝结构。基于数值仿真研究了其内部流场,揭示了倾斜劈缝可减小冷气转折角,抑制旋涡产生,使流动更加平缓,从而减... 针对传统水平排气劈缝结构流动损失大的问题,提出了径向倾斜排气的设计思想,并围绕其进一步提出了直线式和曲线式两种倾斜劈缝结构。基于数值仿真研究了其内部流场,揭示了倾斜劈缝可减小冷气转折角,抑制旋涡产生,使流动更加平缓,从而减小流阻的机理。通过与水平劈缝的对比分析,初步验证了两种新型劈缝结构使总压损失分别降低了约10%~12%和13%~15%。进一步考虑了燃气外流与冷却气掺混过程对劈缝内流动的影响,仿真结果同样印证了倾斜劈缝对于内流减阻能力的提高。但同时也发现了此类倾斜射流导致掺混损失增大的现象,通过给出两类劈缝结构的涡轮叶栅整体流动损失变化规律为叶片综合性能优化提供了参考。 展开更多

关键词 涡轮叶片 尾缘劈缝 径向倾斜 流动阻力 总压损失

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涡轮叶片二维冷却结构参数化设计技术研究 被引量：4

3

作者 虞跨海 杨茜 +1 位作者 罗昌金 方坤 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2013年第1期12-15,29,共5页

研究了涡轮叶片二维冷却结构的参数化设计技术。采用参数控制点方法实现冷却叶片壁面的变厚度设计,采用隔肋数量、位置参数、偏转角度实现任意数量和形式的冷却腔造型,根据前缘缩进参数确定冷却通道前缘切线弧位置,通过尾缘切割参数实... 研究了涡轮叶片二维冷却结构的参数化设计技术。采用参数控制点方法实现冷却叶片壁面的变厚度设计,采用隔肋数量、位置参数、偏转角度实现任意数量和形式的冷却腔造型,根据前缘缩进参数确定冷却通道前缘切线弧位置,通过尾缘切割参数实现半劈缝和全劈缝尾缘结构设计。结合叶片外形造型技术开发了造型设计程序,该程序可建立包含任意形式冷却通道和常用尾缘结构的变壁厚二维冷却叶片模型。 展开更多

关键词 涡轮冷却叶片 参数化设计 隔肋 尾缘劈缝

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导向器叶片尾缘厚度对涡轮性能影响研究 被引量：3

4

作者 石德永 宋文艳 浮强 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第11期102-104,108,共4页

某型低压涡轮导向器的冷却方式为"尾缘劈缝"冷却,叶片尾缘处的复杂结构降低了其制造精度。通过计算分析不同叶盆尾缘厚度D1和叶背尾缘厚度D2下的涡轮流场和性能,并与原型叶片计算结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)尾缘厚... 某型低压涡轮导向器的冷却方式为"尾缘劈缝"冷却,叶片尾缘处的复杂结构降低了其制造精度。通过计算分析不同叶盆尾缘厚度D1和叶背尾缘厚度D2下的涡轮流场和性能,并与原型叶片计算结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)尾缘厚度偏离原型叶片尾缘厚度,涡轮效率降低,涡轮效率的降低幅度与尾缘厚度的偏离程度成正比。(2)尾缘厚度的变化对涡轮功的影响较小。(3)尾缘厚度D1的变化对涡轮流量的影响较大,增大D1涡轮流量降低D2对涡轮流量的影响较小。 展开更多

关键词 尾缘厚度 涡轮性能 低压涡轮 尾缘劈缝

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吹风比对涡轮叶片尾缘气膜冷却效率影响 被引量：3

5

作者 李广超 于全朋 +1 位作者 张魏 寇志海 《热力发电》 CAS 北大核心 2018年第10期58-65,共8页

为了探索涡轮叶片尾缘劈缝冷却特性,针对后台阶三维劈缝冷却模型,采用数值模拟方法研究了吹风比Br=0.5、0.8、1.0、1.5时的气膜冷却效率。结果表明:后台阶区域劈缝下游气膜冷却效率比肋下游气膜冷却效率在小吹风比(Br=0.5)时高10.9%～39... 为了探索涡轮叶片尾缘劈缝冷却特性,针对后台阶三维劈缝冷却模型,采用数值模拟方法研究了吹风比Br=0.5、0.8、1.0、1.5时的气膜冷却效率。结果表明:后台阶区域劈缝下游气膜冷却效率比肋下游气膜冷却效率在小吹风比(Br=0.5)时高10.9%～39.1%,在大吹风比(Br=1.5)时高53.5%～56.0%;Br越大,后台阶气膜冷却效率沿流向降低速度越快,后台阶尾部气膜冷却效率沿半圆柱周长方向降低速度越慢;肋下游后台阶尾部,Br为0.8和1.0时气膜冷却效率比Br为0.5和1.5时高7.0%左右;后台阶尾部是气膜冷却的薄弱部位,其面积加权平均气膜冷却效率比后台阶低37.0%～39.0%;Br为0.8、1.0时,后台阶及其尾部的面积加权平均气膜冷却效率最高,较Br=0.5时高9.0%～11.0%,较Br=1.5时高3.0%～6.0%。 展开更多

关键词 吹风比 燃气轮机 涡轮 叶片 尾缘劈缝 后台阶 气膜冷却效率 数值模拟

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V肋对尾缘劈缝气膜冷却特性的影响 被引量：3

6

作者 叶林 刘存良 +2 位作者 杨寓全 黄蓉 朱安冬 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期206-217,共12页

采用压敏漆技术和瞬态热色液晶技术研究了V肋对尾缘劈缝表面气膜冷却特性的影响,获得了不同吹风比及V肋宽度下2种不同尾缘劈缝表面形状的气膜冷却效率和对流换热系数分布的试验数据,并采用净热流密度值评估对比了带有V肋的劈缝结构的综... 采用压敏漆技术和瞬态热色液晶技术研究了V肋对尾缘劈缝表面气膜冷却特性的影响,获得了不同吹风比及V肋宽度下2种不同尾缘劈缝表面形状的气膜冷却效率和对流换热系数分布的试验数据,并采用净热流密度值评估对比了带有V肋的劈缝结构的综合冷却性能。试验结果表明:V肋的加入对未扩张型劈缝表面的气膜覆盖产生了不利影响,在小吹风比工况下,V肋宽度对面积平均气膜冷却效率无明显影响,相同V肋宽度结构下,未扩张型劈缝表面的气膜冷却效率始终高于扩张型劈缝表面的;V肋宽度对劈缝表面换热强度的影响不明显,V肋在未扩张劈缝表面结构上展现出的强换热性优于扩张型劈缝表面结构;带有V肋的尾缘劈缝冷却结构可有效增大6.9%~26.6%的净热流密度值,V肋宽度对其无明显影响,小吹风比工况下宜将V肋应用于未扩张的劈缝表面结构,大吹风比工况下无需考虑劈缝表面形状。 展开更多

关键词 尾缘劈缝 V肋 气膜冷却 强化换热 压敏漆技术 瞬态热色液晶技术

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尾迹作用下叶片表面非定常传热特性的数值分析 被引量：2

7

作者 轩笠铭 陈榴 +2 位作者 杨玉骏 王蛟 戴韧 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期361-366,385,共7页

基于非定常RANS方程,采用尺度自适应湍流模型,模拟分析了某透平级的非定常流动与传热,研究在不同尾缘冷气射流条件下上游静叶尾迹结构的变化及其对下游动叶表面传热的影响.结果表明:导叶尾缘冷气射流对动叶表面传热的作用主要来自湍动... 基于非定常RANS方程,采用尺度自适应湍流模型,模拟分析了某透平级的非定常流动与传热,研究在不同尾缘冷气射流条件下上游静叶尾迹结构的变化及其对下游动叶表面传热的影响.结果表明:导叶尾缘冷气射流对动叶表面传热的作用主要来自湍动能尾迹的传播,动叶压力面后部的时均表面传热系数提升约20%,但是动叶吸力面传热的时均值基本没有受到影响;带有冷气射流的尾迹给下游带来的扰动强度与范围更大,下游叶片表面的传热幅值波动加剧,这一特征随着冷气射流的动量比与速度比的增大而增强,动量比为1时,波动幅值相较无冷气射流工况时提高1倍. 展开更多

关键词 燃气透平 尾缘劈缝 尾迹 非定常传热 叶片表面

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尾缘造型及冷气喷射对跨声速涡轮叶栅损失的影响 被引量：2

8

作者 王宇峰 蔡乐 +1 位作者 周逊 王松涛 《汽轮机技术》 北大核心 2017年第6期421-424,共4页

通过对不同尾缘造型、不同尾缘冷气喷射量下某跨声速涡轮叶栅的数值模拟,初步得出了尾缘劈缝冷却对尾缘损失以及叶栅能量损失影响的规律。其主要表现为:从减小叶栅能量损失角度来讲,尾缘冷气喷射流量存在最佳值,且随劈缝长度增加,此最... 通过对不同尾缘造型、不同尾缘冷气喷射量下某跨声速涡轮叶栅的数值模拟,初步得出了尾缘劈缝冷却对尾缘损失以及叶栅能量损失影响的规律。其主要表现为:从减小叶栅能量损失角度来讲,尾缘冷气喷射流量存在最佳值,且随劈缝长度增加,此最佳冷气喷射流量越小;从减小尾缘激波强度角度来讲,较大的冷气流量以及较长的尾缘劈缝有利于减小激波损失,但会消耗过多冷气并增加掺混损失,导致总损失增加。 展开更多

关键词 尾缘劈缝 冷气 激波 损失

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跨声速涡轮叶片半劈缝长度及冷气量对叶栅流场的影响 被引量：1

9

作者 王宇峰 蔡乐 +1 位作者 王松涛 周逊 《汽轮机技术》 北大核心 2018年第1期37-40,52,共5页

通过在不同尾部劈缝结构以及冷气量情况下对某型跨声速叶栅数值模拟,得出了劈缝长度及冷气量对叶栅流道内及尾缘附近流场结构影响的规律。主要表现为:尾缘劈缝结构使叶片尾缘内伸波变为两道;长尾缘劈缝以及大尾缘冷气量不仅能够减小尾... 通过在不同尾部劈缝结构以及冷气量情况下对某型跨声速叶栅数值模拟,得出了劈缝长度及冷气量对叶栅流道内及尾缘附近流场结构影响的规律。主要表现为:尾缘劈缝结构使叶片尾缘内伸波变为两道;长尾缘劈缝以及大尾缘冷气量不仅能够减小尾迹宽度、降低尾缘损失,也能够使叶片吸力面分离泡减小,黏性损失降低。 展开更多

关键词 尾缘劈缝 冷气 激波 损失

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跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流的数值研究 被引量：1

10

作者 姚世传 陈榴 +2 位作者 轩笠铭 施鎏鎏 戴韧 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期92-97,共6页

采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕... 采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕尾波的强度,射流对压力面侧激波的削弱作用更大;射流使燕尾波的形成位置更接近尾缘,导致燕尾波张角增大;射流可以降低叶栅的总动能损失,压比对激波损失和尾迹损失的影响更明显,但对边界层损失的影响较小;根据叶栅出口的状态可知,存在一个最佳的射流压比. 展开更多

关键词 跨音速透平 尾缘劈缝 激波强度 尾迹形态 气动性能

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几何结构对尾缘层板气膜冷却特性的影响

11

作者 宋辉 刘存良 +1 位作者 朱惠人 魏建生 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期112-119,134,共9页

将层板冷却结构用于叶片尾缘叶盆侧,通过数值模拟改变冲击孔和扰流柱的排布,唇板厚度以及缝宽,研究其对劈缝气膜冷却的影响。结果表明,冲击孔和扰流柱位置的改变,对外部劈缝下游气膜冷却基本无影响;唇板厚度的改变对冷却效率和换热系数... 将层板冷却结构用于叶片尾缘叶盆侧,通过数值模拟改变冲击孔和扰流柱的排布,唇板厚度以及缝宽,研究其对劈缝气膜冷却的影响。结果表明,冲击孔和扰流柱位置的改变,对外部劈缝下游气膜冷却基本无影响;唇板厚度的改变对冷却效率和换热系数分布均有一定影响,唇板厚度减小,劈缝下游冷却效率降低,换热系数增大,相对于原始结构,唇板的改变使得劈缝下游气膜展向平均冷却效率提高65.0%;缝宽的改变对冷却效率和换热系数分布均有较大影响,缝宽越大,冷却效率越高,劈缝下游换热系数减小,劈缝间下游换热系数增大,相对于其他几种结构,缝宽增加劈缝下游的冷却效果最好,展向平均冷却效率最多提高116.5%。 展开更多

关键词 层板冷却 尾缘劈缝 几何结构 气膜冷却 数值计算

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扰流柱实度对涡轮叶片尾缘劈缝冷却影响的机理研究

12

作者 张玲 郭青 +1 位作者 史梦颖 洪文鹏 《汽轮机技术》 北大核心 2019年第6期401-407,460,共8页

为了研究扰流柱阵列的实度对尾缘劈缝流动传热特性的影响,采用非定常计算以瞬时来揭示劈缝下游冷热气流混合流动机理。结果表明:扰流柱实度增加,劈缝下游涡核强度增加,流动损失增大,劈缝下游压力的周期性波动也加大,导致劈缝下游的冷却... 为了研究扰流柱阵列的实度对尾缘劈缝流动传热特性的影响,采用非定常计算以瞬时来揭示劈缝下游冷热气流混合流动机理。结果表明:扰流柱实度增加,劈缝下游涡核强度增加,流动损失增大,劈缝下游压力的周期性波动也加大,导致劈缝下游的冷却效果减弱;同一实度改变吹风比发现,吹风比为0.5时的冷流体流动状态不稳定,容易发生流动分离现象,且吹风比每增加0.5,劈缝下游的涡带面积相应减少1/3,流道内压力分布越均匀,流场品质越好,说明增大吹风比可以有效地削弱涡的产生,这对于劈缝下游壁面可以起到很好的保护作用。 展开更多

关键词 尾缘劈缝 气膜冷却 扰流柱实度 涡量

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吹风比和唇板厚度对叶片尾缘气膜冷却的影响研究

13

作者 房一博 牛夕莹 +1 位作者 姜玉廷 林洪飞 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期24-30,共7页

为了探究吹风比、唇板厚度对叶片尾缘半劈缝冷却结构气膜冷却特性的影响,采用数值模拟方法对比唇板厚度为4,5和3 mm,吹风比B_(r)为0.5,0.8,1.0和1.5条件下叶片尾缘后台阶上的气膜冷却效率。结果表明:在吹风比B;为0.5时,叶片尾缘后台阶... 为了探究吹风比、唇板厚度对叶片尾缘半劈缝冷却结构气膜冷却特性的影响,采用数值模拟方法对比唇板厚度为4,5和3 mm,吹风比B_(r)为0.5,0.8,1.0和1.5条件下叶片尾缘后台阶上的气膜冷却效率。结果表明:在吹风比B;为0.5时,叶片尾缘后台阶上产生的回流区大,冷气向展向扩散范围广,冷气在近劈缝一端向展向覆盖的较好,由于吹风比小,冷气流速慢,动量小,在后台阶远端燃气与冷气掺混量大,导致冷气冷却能力降低;在大吹风比下(B;=1.5),冷气流速快,冷气从劈缝射出集中覆盖在劈缝下游处,而肋下游冷气覆盖效果差。唇板厚度影响着唇板出口处形成的回流区,增大唇板厚度将导致半劈缝出口气流分离所产生的涡强度变大,促进燃气与冷气的掺混,降低冷却效率,薄唇板会使尾缘气膜冷却效率显著提高。 展开更多

关键词 冷却涡轮叶片 吹风比 唇板厚度 尾缘劈缝 气膜冷却效率

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基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝建模方法研究

14

作者 余旸 杨海成 《航空制造技术》 2015年第3期30-33,共4页

航空发动机涡轮叶片尾缘劈缝是一个复杂的曲面,设计过程繁琐,造型过程中易出现与叶身连接不光顺的问题。针对尾缘劈缝的几何结构特征,提出一种基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝的建模方法,以尾缘劈缝截面线和叶身内形曲面为边界条件,采用... 航空发动机涡轮叶片尾缘劈缝是一个复杂的曲面,设计过程繁琐,造型过程中易出现与叶身连接不光顺的问题。针对尾缘劈缝的几何结构特征,提出一种基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝的建模方法,以尾缘劈缝截面线和叶身内形曲面为边界条件,采用模拟退火算法创建桥接线,以此为基础完成尾缘劈缝的建模。开发了尾缘劈缝参数化建模模块,提高了叶片设计效率。 展开更多

关键词 尾缘劈缝 涡轮叶片 桥接线 模拟退火算法

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跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流气动性能分析

15

作者 姚世传 陈榴 +1 位作者 轩笠铭 戴韧 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期48-54,共7页

基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明：开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,... 基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明：开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,并使激波在相邻叶片吸力面入射点向上游移动;当叶栅出口马赫数小于1.35时射流使吸力面燕尾波强度减弱,而达到1.35后射流使该侧激波强度增大;在不同出口马赫数下射流均能降低叶栅动能损失。 展开更多

关键词 跨音速叶栅 尾缘劈缝 激波强度 尾迹 气动性能

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涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构压力系数的实验研究 被引量：3

16

作者 周志强 朱惠人 +1 位作者 许都纯 张魏 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第8期116-118,共3页

对九种不同几何结构的尾缘半劈缝结构的压力系数进行了实验研究,在不同吹风比和雷诺数下测得了缝中心和肋中心后沿流向压力系数的分布,分析了各种因素对压力系数的影响。结果表明肋中心后和缝中心后的压力系数没有多大的差别。半劈缝的... 对九种不同几何结构的尾缘半劈缝结构的压力系数进行了实验研究,在不同吹风比和雷诺数下测得了缝中心和肋中心后沿流向压力系数的分布,分析了各种因素对压力系数的影响。结果表明肋中心后和缝中心后的压力系数没有多大的差别。半劈缝的几何结构对压力系数有很大的影响,当缝宽-肋宽比增大(在0.67到1.5的范围内)时,压力系数随之增大;当缝高-唇厚比增大(在0.53到2的范围内)时,压力系数变化不是很大,但主流和二次流的参混距离减小。在几何结构一定的情况下,压力系数随雷诺数(5,000到15,000)的增大有小幅度增大,在X/H小于某一值时,压力系数随着吹风比(0.5到2.0)的增加是增大的,但在X/H大于这一值时压力系数随着吹风比(0.5到2.0)的增加却是减小的,但是变化幅度并不是很大。 展开更多

关键词 涡轮叶片 尾缘半劈缝 实验 压力系数

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