对马赫数对大焓降动叶气动特性影响的数值研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第56卷第1期汽轮机技术V01．56No．12014年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．2014马赫数对大焓降动叶气动特性影响的数值研究石玉文，韩万龙，韩万金，王磊(1哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001；2哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；3哈电集团现代制造服务产业有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：采用商业软件CFX，在相对坐标系内数值模拟了不同出口马赫数下大焓降动叶的气动性能。数值结果表明，哈汽公司设计的大焓降动叶具有后加载特性，而且出口马赫数愈高，后加载特性愈明显。当动叶出13马赫

2、数由0．47增加至0．81，总压损失系数在7．5％至14．5％之间变化。总的看来，大焓降动叶的变马赫数性能良好。关键词：大焓降动叶；低展弦比；后加载分类号：TK47文献标识码：A文章编号：1001—5884(2014)01-0001-05NumericalResearchofMachNumberEffectsonAerodynamicPerformanceofHighly—loadedRotorBladeSHIYu—wen’，HANWan-long，HANWan-jin，WangLei(1HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，

3、China；2HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China；3HarbinElectricCorporationModemManufacturingServiceIndustry，Harbin150046，China)Abstract：Aerodynamicperformanceofhighly-loadedrotorblade，underdifferentoutletmachnumbers，wasresearchedintherelativecoordinatesbycommercialsoftwareCFX．Numer

4、icalresultsshowedthat，thelowaspectratiohighly—loadedrotorbladedesignedbyHarbinsteamturbinecompany，hasaft—loadedcharacteristics，andthehigheroutletMachnumber，themoreobviousaft-loadedeffect．WhenrotorbladeoutletMachnumberchangesfrom0．47to0．81，totalpressurelosscoefficientchangesbetween7．5％to1

5、4．5％．Ingenera1．aerodynamicperformanceoftherotorbladeisgoodundervariableMachnumber．Keywords：highly-1oadedrotor；lowaspectratio；aft-loaded；nmericalresearch的低展弦比大焓降扭曲动叶片(以下简称大焓降动叶)。0前言本文为了考察大焓降动叶的变马赫数特性，利用现有的低速风洞试验，对采用大焓降动叶的模型叶栅进行了吹风试大焓降叶片的出现使大功率蒸汽透平减少叶片数与级验，利用试验结果验证了CFX软件的计算结果。然后应用数成为可能，这将显

6、著降低贵重金属材料消耗与加工量，从该软件数值模拟了模型叶栅在不同马赫数下的气动性能。而节省制造成本”。叶片是透平的核心部件，其机械加工量占整机的1／3[23。其中动叶片工作环境最严酷，耗材最昂l计算方法贵，加工精度要求最高。已有文献认为，采用大焓降叶片可使动叶片只数下降14％一20％。但是，叶片气动负荷的提1．1几何模型高易于引起流动分离，不仅提高流动损失，而且降低叶片的本文数值计算采用的几何模型为哈汽公司设计的应用气动负荷，使叶片的大焓降特性消失，因此对于大焓降叶片，于某型大功率蒸汽透平高中压缸的大焓降动叶栅(图1)，其控制流动分离和降低二次流损失是其发展与应用的关键

7、技几何参数如表1。术和研究热点J。1．2网格划分理论与试验均证明，叶片的气动性能与叶片的加载型式本文数值计算采用一阶和二阶精度迎风差分格式。一密切相关。目前，沿叶片弦向的加载型式有两种，即前部阶精度迎风差分格式收敛较快，但是当对流剧烈时精度较加载与后部加载。国内外许多学者研究了前后部加载叶片差。二阶精度迎风差分格式在对流剧烈时精度高，可是收敛的气动性能J。有的作者们认为，后部加载叶片因其降低了较慢。本文在对流强度较弱区域采用一阶精度迎风格式，在跨叶片截面流道前部和中部的横向压力梯度，减少了端部横对流较强的区域采用二阶精度迎风格式，这样既保