动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究

《动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2015年第1期导弹与航天运载技术No.12015总第337期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.337文章编号：1004-7182(2015)01-0017-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150104动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究李旭升，郑继坤（北京航天动力研究所，北京，100076）摘要：短叶片冲击式涡轮采用带冠结构以减小动叶顶部间隙的泄漏，同时为了减小围带与涡轮外壳间隙泄漏，在叶冠围带处增加密封结构。密封内部流动比较复杂，对涡轮性能影响较大。通过对某超声速

2、涡轮进行的三维模拟，对比不考虑间隙涡轮与考虑密封间隙涡轮（不同密封间隙）整体性能，分析密封间隙对涡轮内部流动的影响。关键词：超声速冲击式涡轮；密封；密封间隙+中图分类号：V434.211文献标识码：AResearchontheEffectsoftheTopLeakageoftheShroudedRotorBladeontheAerodynamicPerformanceoftheSupersonicImpulseTurbineLiXu-sheng，ZhengJi-kun(BeijingAerospacePropulsionInstitut

3、e,Beijing,100076)Abstract:Crownstructureisappliedwidelytotheshort-bladeimpulseturbinetoreduceleakagefromthetopoftherotorandsealsstructureisfortifiedtoreduceleakagefromtheclearanceofthecrownstructure．Theflowinsidethesealsiscomplicatedandhasgreatinfluenceonturbine’sperform

4、ance．Three-dimensionalsimulationofsomesupersonicturbineisconducted.Theperformancesoftheturbineswithandwithoutseals（withvariousclearance）arecomparedandtheinfluenceofsealclearanceontheflowfieldinsidetheturbineisanalyzed．KeyWords:Supersonicimpulseturbine;Seal;Sealclearance0

5、引言流动进行实验和数值模拟，比较6种不同汽封齿间隙在短叶片涡轮中，由于压力面与吸力面存在压差，的动叶出口气流角和下游静叶的出口气流情况，发现使得动叶叶顶发生严重的间隙流动，极大降低了涡轮汽封间隙增大会增大泄漏流量。而大的泄漏流量将导的性能，因此带冠结构广泛用于短叶片涡轮动叶叶顶。致更大的掺混损失和对下游静叶的攻角损失；Gier等[3]同时由于静叶和动叶之间存在轴向间隙，燃气在流出人对某低压三级透平动叶围带顶部的泄漏流动进行静叶后会沿这个间隙进入围带与涡轮壳体结构之间的了实验和数值模拟，研究了泄漏流对主流及下级静叶空间，再从动叶后部流出。

6、从围带末端流出的低能泄的影响，将泄漏流所导致的损失归类表明，因为泄漏漏流体与主流发生掺混，造成一定的损失。为控制泄流所导致的损失中，50%以上是因与主流掺混导致的，漏流量，减小泄漏损失，提高通流效率，动叶顶部壳间隙内的流动损失约占20%，其余是攻角损失或二次[4]体上一般装有迷宫式密封。研究叶顶密封对流动及损流损失；Anker等人对某一级半低速透平围带顶部的失发展的影响，对深入理解带围带的动叶顶部泄漏流泄漏流动进行数值模拟，研究了泄漏流对动叶出口气[5]动具有一定的现实意义。流角和下游静叶攻角的影响；蔡虎等人使用自行发展随着测量技术的发

7、展，到20世纪90年代，动叶的叶轮机械通用计算程序GAP10对带汽封结构的反动[1]围带泄漏流动才成为研究热点。Denton等人通过建式透平叶片级流场进行三维数值模拟，分析了汽封泄立动叶围带顶部间隙泄漏流动的损失模型和经验公漏流动进入叶栅通道后动叶通道的流场结构，讨论了式，认为主要的损失发生在泄漏流与主流掺混的过程泄漏流动对通道二次流动发展方式的影响。[2]中；Peters等人对某一级半透平动叶围带顶部的泄漏本文选用叶轮机械专用CFD软件NUMECA，对收稿日期：2014-03-21；修回日期：2015-01-09作者简介：李旭升（19

8、86-），男，硕士，助理工程师，主要从事液体火箭发动机涡轮泵设计研究18导弹与航天运载技术2015年无冠无叶顶间隙理想涡轮与带冠带密封实际涡轮（不1计算模型与方法同密封间隙，包括不同密封进出口间隙和不同密封