大叶尖间隙下叶栅性能数值模拟

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1、第４４卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２２０１４年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１４大叶尖间隙下叶栅性能数值模拟杨振磊，黄秀全（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７１００７２）摘要：利用ＮＵＭＥＣＡ软件对某线性叶栅的三维流场进行了数值模拟，对比研究了小叶尖间隙和大叶尖间隙时叶尖泄漏涡流的形成和发展，探讨了叶尖间隙大小对叶栅流场和气动性能的影响。研究表明，随着叶尖间隙的增大，叶尖泄漏射流发展成为叶尖泄漏涡，涡流范围不断增大，涡流强度增大趋缓，涡流使得气流偏转减小。从小间隙逐渐增大到大间隙，总压损失与叶

2、片载荷均增大，而在大叶尖间隙时，总压损失增加并不显著，叶片载荷增大趋缓。其结论为进一步揭示叶尖间隙涡流的流动机理以及工业燃气轮机的优化设计提供了参考。关键词：线性级联叶栅；叶尖间隙；泄漏涡流；数值模拟中图分类号：Ｖ２１１　　　文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０１桘００７０桘０５NumericalSimulationonLinerCascadewithLargeTipClearanceＹＡＮＧＺｈｅｎ桘ｌｅｉ，ＨＵＡＮＧＸｉｕ桘ｑｕａｎ（SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnical

3、University，Xi′an７１００７２，China）Abstract：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｔｈｒｅｅ桘ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｌｏｗｏｆａｌｉｎｅｒｃａｓｃａｄｅｈａｓｂｅｅｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕ-ｓｉｎｇｔｈｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｏｆｔｗａｒｅＮｕｍｅｃａ．Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｅａｋａｇｅｖｏｒｔｅｘａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅｓｉｚｅｉｎｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｌ

4、ｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃａｓ-ｃａｄｅ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｓｃａｄｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅ，ｓｕｃｈａｓｓｍａｌｌｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅａｎｄｌａｒｇｅｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｉｌｅｔｈｅｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｊｅｔｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｖｅｌ-ｏｐｅｄｉｎｔｏａｖｏｒｔｅｘ，ａｎｄｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｔｈｅｖｏｒｔｅｘｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｖｏｒｔｅｘｄｉｄｎ′ｔｉｎｃ

5、ｒｅａｓｅｄｎｏｔａｂｌｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｖｏｒｔｅｘｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅｓｉｚｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｓｍａｌｌｏｎｅｔｏｌａｒｇｅｏｎｅ，ｂｏｔｈｔｈｅｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓａｎｄｔｈｅｂｌａｄｅｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｅｍａｒｋ-ａｂｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅ，ｔｈｅｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓｄｉｄｎ′ｔｉｎｃｒｅａｓｅｃｌｅａｒｌｙａｎｄｔｈｅｉｎ-ｃｒｅａｓ

6、ｅｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｆｏｒｃｅｔｅｎｄｅｄｔｏｂｅｓｌｏｗ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｍｉｇｈｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｌｅａｋａｇｅｖｏｒｔｅｘａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｓ．Keywords：ｌｉｎｅｒｃａｓｃａｄｅ；ｔｉｐｃｌｅａｒａｎｃｅ；ｌｅａｋａｇｅｖｏｒｔｅｘ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ引言隙流动开展了大量的研究工作，取得了一系列经验和叶尖间隙泄漏流动是叶轮机械流动中最普遍和最认识。研究人员在不同间隙下进行叶栅实验探究，发典型的流动过

7、程之一，在影响叶尖间隙泄漏流动的诸现叶尖间隙泄漏流动引起了叶尖间隙涡流的产生，由［１］多因素中，叶尖间隙大小是主要因素之一。间隙值于叶尖间隙与端壁缺少相对运动，泄漏涡并没有向通［１］［３］的变化必然导致间隙泄漏流以及间隙损失的产生，但道中扩散，而是沿着吸力面向尾缘发展。Ｇｂａｄｅｂｏ是它们的发展形式存在一定程度的差异。对不同叶尖研究了端壁附近叶尖间隙流动和三维流动之间的影间隙下泄漏流动进行研究，分析间隙泄漏流动的产生响，发现由于叶尖间隙涡流的产生，叶尖间隙泄漏流动［４］和发展机理，探究间隙值对间隙泄漏涡的影响规律，具严重影响了三维二次流动的运动轨迹。Ｔ

8、ａｎｇ在两种有重要的工程意义，有助于叶轮机械设计的改进、效率不同叶尖间隙情况下，对一组叶栅进行