發(fā)布時間：2020-07-27 08:59

【摘要】：本文主要研究大型汽輪機組低壓通流形式對氣動性能的影響,確定適用于1200mm/1500mm超長葉片的最佳通流形狀的控制方法和控制參數,完成通流形狀以及先進葉型的選擇對超長葉片氣動性能影響規(guī)律的研究。為研究通流形狀對葉柵氣動性能的影響,基于靜、動葉片軸向間隙約束不變設計了等壓梯度、等速度梯度、五次曲線、維氏曲線型四類典型端壁型線,并選取8度、15度、20度、25度四種擴張角度對與上端壁型線進行匹配,對其進行數值模擬,探究不同端壁型線下的葉片氣動性能,并進行對比分析。本文首先對原始型線下的葉柵流場進行了研究,分析了末級葉柵中的壓力梯度和二次流損失機理,捕捉了原始葉柵中旋渦結構的演變過程以及靜葉根部和中部的超聲速下的速度場特性,了解了葉柵中的高損失區(qū)域和激波結構。通過控制子午型線的幾何參數,能夠實現等速度梯度、等壓力梯度以及聯合梯度的控制,從而對流場端區(qū)徑向壓力梯度進行控制和調整,優(yōu)化葉柵內部流場,提高整體氣動性能。改型后葉柵進口以及內部流動情況都得到了改善,葉柵頂部橫向壓力梯度減小,改善了末級的擴壓流動分離。與原始型線下相比,出口總壓損失明顯降低同時出口氣流角沿葉高分布更加均勻,靜葉根部的激波強度有所降低。同種類型端壁型線下隨著擴張角的增大,葉柵內部壓力梯度波動幅度較大,激波強度明顯增強,流動惡化。研究結果表明,葉型選擇對葉柵流動影響顯著,后加載葉型和正彎葉片是本文中葉型的主要特點。后部加載葉型減少了擴壓段長度而正彎葉片則有利于低能流體向葉柵中部的流動。葉片正彎后沿葉高的壓力分布整體呈C型,此外正彎葉片使負荷沿葉高分布均勻,同時也均化了出口氣流角。通過對各個氣動參數的探究,發(fā)現等壓梯度型端壁型線在擴張角低于20度時綜合性能較好,葉柵內部損失較小,大擴張角下維氏曲線型端壁型線的反動度分布以及頂部二次流現象能夠減弱,性能較好。因此在小擴張角下可以選用等壓梯度型端壁,大擴張角下應選用維氏曲線。實際應用時可以采用聯合設計,對特定位置選取特定型線來提高氣動性能。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK261
【圖文】：

如圖 1-1 所示為 Fox[10]提出的四種擴壓器內部的不同流動）代表了二維擴壓器中上下端壁從穩(wěn)定流動發(fā)展到兩側皆為擴壓器的喉部尺寸，進口條件以及上下端壁的長度保持一致擴張角不同，圖（a）到圖（d）的過程中擴張角不斷提高。流動依次經歷了穩(wěn)定流動，失速流動，完全失速流動和射流擴張角對流動形式有著重大影響。Norris[11,12]等針對簡單擴數值計算對擴壓器內部流動情況做了詳細的討論，端壁曲這擴壓器內部的流動。Blanco[13]等評估了在不同擴張角下性能，發(fā)現不同擴張角下擴壓器內部流場分布不同，針對流研究。a) Well behaved b) Transistory stall

圖 1-2 S 型流道擴壓器[14]-3 所示為 Duden[15]針對矩形動葉葉柵設計的子午面型線示擴張型端壁，動葉為三維葉型。動葉流道外端壁的主要設計沿葉展方向的壓力梯度分布，盡量使其減小。設計的特點在適當調整，并不是一成不變的，在該特點下綜合考察了動葉及端壁型線的選取等因素的影響。優(yōu)化子午流道和葉型后6%，說明選取適當的葉型和端壁型線可以大大提高葉柵整

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文降低能量損失的原理是基于葉片表面的附面層遷移。附彎扭或者傾斜后葉柵流道內沿葉片徑向的壓力會重新分布柵主流帶走端壁的邊界層流動，減少邊界層流體在上下端二次流所導致的能量損失。葉片彎曲所造成的 C 型壓力的遷移[41]，如圖 1-4[42]所示為正傾斜葉片的壓力分布示意端壁低能流體的流動趨勢，葉型的構造導致頂部壓力大于移動，同時根部的壓力也大于中部，因此底部的流體也會的影響下減少了低能流體在上下端壁的集中聚集，而是向，優(yōu)化了上下端壁處的流動情況，葉片正傾斜可以削弱頂

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本文編號：2771632