扭叶片正弯对叶栅通道内二次流动影响的数值分析

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1、万方数据第56卷第4期2014年8月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．56No．4Aug．2014扭叶片正弯对叶栅通道内二次流动影响的数值分析曹丽华1，李盼1，邵长里2，李勇1(1东北电力大学能源与动力工程学院，吉林132012；2哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：以某汽轮机高压级动叶为研究对象，采用，c一∞ssT模型、sIMPI正c算法数值模拟了正弯扭叶片叶顶间隙泄漏涡的形成和发展过程及其对叶栅通道二次流的影响。结果表明：相对于常规扭叶片，汽流在正弯扭叶片吸力面附近形成的泄漏涡的影响范围和对通道主流

2、的扰动变小，且叶顶间隙的增加削弱了正弯扭叶片吸力面的“c”型压力梯度，使得叶片两端部附面层厚度增加，造成了叶片端部损失的增大。关键词：正弯扭叶片；压力梯度；叶顶间隙；二次流分类号：TK263．2文献标识码：A文章编号：1001．5884(2014)04-0258．03NumedcalSimulationoftheInnuenceofB1adePositiveCu而ngonSecondarvFlowinThrbineCascadesCAOLi·hual，UPanl，SHAOChang—li2，LIYon91(1Sch001ofEnergy

3、andPowerEn百neering，NortheastChinaDianliUniversity，Jilin132012，China2HarbinBoilerCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Thisp印erreponsanumericalstudyofthetipkakagevotexdevel叩mentprocessandtheintemctionbetweentheleakagenowandtheendwallsecondmynowinapositivecunre—t新sted

4、bladeofahigh—pressureturbinestage．The，c—cc，SSTturbulencemodelisadopted，andtheSIMPLECa而thmeticisused．‘rheresultsshowthateonlparingtotheconventionaltwis—tedblade，thepositivecun7e—twistedbladehassmallerinnuenceareaoftipleakagevotexandweakerdisturbancetothemainnow．TheC—typep

5、llessuIedistributionwhichforInedonthesuctionsideofpositivecurve—twistedbladeisweakened妇￡hincreasingthetipclearances，andthethicknessofendwaUboundarylayerisstrengthened，causingtheendwalllosstoinerease．Keywords：positivecur、，e·twistedblade；pre辐ure矿adient；廿pd朗rance；secondmyno

6、w0前言叶轮机械扭叶片的弯曲包括正弯曲和反弯曲。叶片的压力面与上下两端壁的夹角成钝角的是反弯扭叶片，而成锐角的是正弯扭叶片。正弯扭叶片可以使汽流在叶片壁面尤其是吸力面的附近形成叶顶部正径向压力梯度、叶根部负径向压力梯度的“c”型压力分布。这一“c”型压力分布有助于将叶栅上下两端壁的低能流体卷吸到中部的主流区，从而有效的控制了端壁区流体的二次流动¨J。大量的研究表明，在叶型设计中采用正弯扭叶片可以降低叶栅通道内的流动损失，提高叶轮机械的性能和运行效率旧。1。目前，扭叶片的弯曲技术已有丰富的理论分析和实验研究成果。安柏涛等’4o对不同弯曲条

7、件下的涡轮叶栅流场进行了研究，指出叶片的小转角正弯曲设计，可使端区的通道涡加强，角区分离消失，从而达到降低端部流动损失、改善涡轮气动性能的效果。冯子明等”3通过对高压环形叶栅进行风洞试验研究，得到了后部加载叶型与正弯叶片的适当配合，可进一步优化叶栅内的三维压力场，降低叶型损失和二次流损失。陆华伟等。6o的研究表明，压气机内正弯曲叶栅的通道涡强度增加、壁面涡强度减弱，且通道涡的结构产生了相对复杂的变化。陈雷等⋯研究了弯叶片对涡轮气动性能的综合影响，提出应充分考虑叶片排之间的相互作用，才能找到涡轮弯叶片设计的最佳气动性能方案。本文采用计算流

8、体力学软件nuent对带有叶顶间隙的某汽轮机高压级正弯扭叶片的流场进行数值模拟，探讨高压级环境下正弯扭叶片叶顶间隙泄漏流与泄漏涡的形成和发展过程，着重分析不同叶顶间隙下正弯扭叶片叶顶泄漏流对叶栅通道二次流的