燃氣輪機作為能源與動力領域的主要動力裝置之一,在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位。渦輪是燃氣輪機的核心部件之一,其先進程度決定了燃氣輪機的性能。為了保證渦輪的正常運行,動葉葉頂和機匣之間通常留有間隙,葉頂間隙的存在造成一定的泄漏流動和泄漏損失。泄漏流對葉片載荷、油耗、葉頂熱負荷以及整機效率均帶來嚴重的負面影響。特別是近年來渦輪朝著高性能、高負荷、低級數、大功率方向發(fā)展,使得泄漏流動的速度進一步增大,葉尖附近的流場更加復雜。因此,開展葉頂間隙流動控制技術的研究對于燃氣輪機整體性能的提高具有重要意義。葉頂凹槽是最常用的葉尖處理方法,而凹槽的形狀對泄漏流動有非常要的影響。另外,葉頂射流是一種常用的主動控制泄漏流動的方法,平頂上的射流能夠有效地減小泄漏流動,而凹槽底部布置射流孔無法有效改善泄漏流動。因此,本文提出了一種凹槽肩壁射流的葉頂結構,采用數值計算進行泄漏流動控制的研究。首先,本文提出一種數學方法重構了凹槽型線,得到一種吸力側肩壁加厚的新型凹槽。并且對比了新型凹槽與普通凹槽對泄漏流動影響的區(qū)別,以及不同的凹槽深度下對泄漏流動的影響。之后,在凹槽吸力側肩壁布置射流孔,研究了不同的射流角度、... 

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及研究的目的和意義
    1.2 葉頂間隙泄漏研究現(xiàn)狀
    1.3 泄漏流控制方法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 凹槽葉頂
        1.3.2 葉頂射流
    1.4 本文的主要研究內容
第2章 數值方法與計算模型
    2.1 數值計算方法
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 物理模型
        2.2.1 計算域和邊界條件
        2.2.2 網格無關性驗證
        2.2.3 數值方法驗證
        2.2.4 凹槽型線重構
    2.3 本章小結
第3章 新型凹槽對葉頂泄漏流動的影響
    3.1 引言
    3.2 探索研究
    3.3 新型凹槽對泄漏流動的影響
        3.3.1 泄漏渦的形成
        3.3.2 新型凹槽對葉頂區(qū)域泄漏流動的影響
        3.3.3 出口截面
        3.3.4 換熱分析
    3.4 凹槽深度對新型凹槽泄漏流動的影響
        3.4.1 凹槽深度對泄漏流量的影響
        3.4.2 間隙內流場特性
        3.4.3 出口截面
        3.4.4 葉頂換熱
    3.5 本章小結
第4章 凹槽肩壁射流控制泄漏流動
    4.1 引言
    4.2 射流角度對泄漏流動的影響
        4.2.1 物理模型及射流方案
        4.2.2 間隙流動結構分析
        4.2.3 泄漏流量
        4.2.4 出口截面
        4.2.5 絕熱冷卻效率
    4.3 不同吹風比對泄漏流動的影響
        4.3.1 間隙流動結構分析
        4.3.2 泄漏流量
        4.3.3 出口截面
        4.3.4 絕熱冷卻效率
    4.4 射流孔數目對泄漏流動的影響
    4.5 間隙流動結構分析
        4.5.1 泄漏流量
        4.5.2 出口截面
        4.5.3 絕熱冷卻效率
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氣膜孔分布對凹槽葉頂傳熱和冷卻性能的影響[J]. 黃琰,晏鑫,何坤,李軍.  西安交通大學學報. 2016(05)
[2]攻角和端壁滑移對凹槽葉頂間隙流動傳熱的影響[J]. 李廣超,張占東,張魏,寇志海.  熱力發(fā)電. 2016(02)
[3]跨聲速渦輪葉頂間隙流動傳熱特性的數值研究[J]. 杜昆,李軍.  西安交通大學學報. 2016(04)
[4]突肩葉尖尾緣開槽對間隙流動換熱特性的影響[J]. 成鋒娜,常海萍,張鏡洋,田興江,杜治能.  航空動力學報. 2016(02)
[5]超高負荷渦輪葉柵葉頂間隙流動特征及間隙高度的影響[J]. 易小蘭,張華良,蘇赫,高慶,陳海生,譚春青.  航空動力學報. 2015(08)
[6]凹槽狀葉頂渦輪葉片傳熱特性的數值研究[J]. 杜昆,宋立明,李軍.  推進技術. 2014(05)
[7]間隙流動對渦輪葉片溫度場分布影響的數值研究[J]. 李鈺潔,劉永葆,高潔.  海軍工程大學學報. 2013(06)
[8]渦輪間隙泄漏渦破碎對損失的影響[J]. 高杰,鄭群,許天幫,張正一.  航空學報. 2014(05)
[9]渦輪葉柵葉頂間隙泄漏流動實驗研究[J]. 劉盼年,劉艷,姜沃函,陸華偉.  大連理工大學學報. 2013(06)
[10]渦輪間隙流動結構及其損失產生機理研究[J]. 高杰,鄭群,姜玉廷.  工程熱物理學報. 2013(10)

博士論文
[1]自發(fā)射流抑制渦輪葉頂間隙泄漏研究[D]. 胡建軍.燕山大學 2014
[2]渦輪間隙流動主動控制的試驗研究及數值模擬[D]. 牛茂升.上海交通大學 2010



本文編號：3674839