低展弦比微型轴流涡轮弯叶片设计.pdf

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1、第47卷第1期2015年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2015．01．023低展弦比微型轴流涡轮弯叶片设计谢婕夏晨张远森李传鹏(南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京，210016)V01．47No．1Feb．2015摘要：针对微型轴流涡轮机面临的低展弦比、低雷诺数导致效率降低的问题，以某型200kW微型燃气轴流涡轮发电机高压涡轮为研究对象，采用数值模拟方法开展了低展弦比下微型弯曲轴流涡轮叶片设计技术研究。对展弦比为O．88的涡轮静叶，

2、分析对比了正弯和J型弯静叶对微型涡轮流场的影响，结果显示：正弯静叶顶部出口气流角较大，造成下游动叶叶尖泄漏损失增大，整体效率下降；而J型弯方案抑制了下游动叶叶背中径的流动分离，整体性能较原型有所提升。然后，研究了J型静叶弯高和弯角对涡轮性能的影响规律，结果表明：采用大弯高小弯角设计的J型静叶提高了静叶根部通流能力，同时合理分配了静叶通道内的负荷以及出口气流方向，对涡轮级流场的改善效果更佳。J型静叶弯高为l、弯角为+5。时，级效率达到o．852，流量为1．205kg／s，较原型分别提高了O．77％和O．96％。关键词：微型轴流涡轮；叶片；展弦比；正弯；J型弯中图分类号：V231．3文献标志码：A

3、文章编号：1005—2615(2015)01—0160—07MicroAxialTurbineBOwedBladeDesignatLowAspectRadioXi已，i已，XZ盘C讫P咒，Z五口挖gy矗口，zsP理，LfC忍“口咒pP挖g(JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystem。NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Basedontheproblemofthemicroaxialturbineefficiencybeingr

4、educedatlowaspectradioandlowReynoldsnumber，regardingahigh—pressureturbineofa200kWmicroturbinegeneratorastheob—jectofstudy，themicrobowaxialturbinestatordesigntechnologyisresearchedusingthenumericalsimulationmethodat10waspectradio．Whentheturbinestatoraspectradiois0．88，theeffectofposi—tivebowstatorandJ

5、bowstatorontheturbineflowfieldisanalyzedandcompared，andtheresultsshowthat：Thepositivebowstatorenlargesthestatorexitflowangelonthetipandtherotortipclearance10ss，sodropstheefficiency．TheJbowstatorrestrainstheflowseparationofrotorinthemidandim—provestheoverallefficiency．Then，theeffectofbowheightandbowa

6、ngelontheJbowstatorisstud—ied，andtheresultindicatestheJbowstatorwithbigbowheightandlittlebowangelcanimprovethemassflowofhub．Atthesametime，thepassageaerodynamicloadandtheexitflowangelarereasona—blydistributed，whichcanimprovetheturbineinternalflow．WhenJbowstator’sbowheightis1andbowangelis+5。，thestagee

7、fficiencyandthemassflowachieveO．852and1．205kg／s，andincreasebyO．77％ando．96％comparedwitchoriginalones，respectively．Keywords：microaxialturbine；blade；aspectradio；positiVebow；Jbow微型涡轮机具有尺寸小、质量轻、功率密度高的优点，在微