端弯叶片对大展弦比扩压叶栅静压场分布的影响研究.pdf

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1、第58卷第5期2叭6年lO月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．58No．50ct．2016端弯叶片对大展弦比扩压叶栅静压场分布的影响研究张春梅，张成义，冯永志，张宏涛(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：重型燃气轮机压气机的大展弦比扩压叶栅端区存在流动分离现象，通过对大展弦比扩压叶栅的端弯改型来研究端弯叶片对叶栅静压场分布的影响。通过对比分析型面静压分布和端壁静压分布随弯高和角度的变化规律，在合适的弯高及角度变化下，端弯叶片能够有效抑制静叶端区的流动分离，改善端区通流能力。关键词：端

2、弯改型：扩压叶栅；静压分布；大展弦比分类号：TK474．8+11文献标识码：A文章编号：1001．5884(2016)05m355m2Ef．fectsontheStaticPressureDistributionoftheEnd．bendB1adeforaHighAspectRatioDi{jfusionCascadeZHANGChun—mei，ZHANGCheng-yi，FENGYong-zhi，ZHANGHong—tao(Harbin’rurbineCompanyKmited，Harbin150046，China)

3、Abst髓ct：Thenowseparationisexistonthecomeroftheh培haspectratiocompressorcascadeinaheavyg船turbinecompressor．Theeffectonthecascadestaticpressuredistributionoftlleend-bendbladearestudied．Bywayofcomp撕son锄d锄alysis0fthech锄舀ngpattem“tIlbowedheigllt锄d锄出eoft11eendwallstati

4、cpressuredist曲ution蚰dthedistributionalongpmfile，theend-bendbladekeepkIckeⅡ-ectivelytllesepamtionnowandimprovenowcapacityatthecomerzone衍tllaappropriatebowedheigllt粕d粕dev耐ation．Keywords：end-bend删删d；删胁si蚰ca辩砌e；s伽cp蹦sI雌distribu廿蚰；Mgh硒pectmtioO前言随着航空发动机和地面燃气轮机技术的不断发展

5、，针对压气机的设计要求也越来越高。重型燃气轮机压气机的级数较多，由于端壁附面层的发展，造成压气机后面级的附面层比较厚，端壁附近的流动匹配偏离设计值，容易诱发端区的流动分离，导致通流能力下降，流动损失增加。如何提高多级压气机后面级的工作稳定性成为提高压气机性能的重要因素。端弯叶片技术作为改善压气机工作稳定性的一项新型技术，已应用到透平机械领域的设计、优化工作中。国内外学者对端弯技术也进行了一些试验和数值研究。吴国华⋯等人借助于北航低速平面叶栅风洞，试验对比研究了端弯和无端弯压气机叶栅的气动性能，试验研究证实应用于压气机的

6、端弯叶片的压力面和吸力面的叶片力的作用方向有利于改善端区流动；woouatt，G【2o等人针对一个三级的压气机静叶进行了端弯技术研究，通过数值模拟和试验测试，证实所采取的端弯技术能够有效控制静叶端区的失速，减小压气机的损失；黄力希∞o等人则采用理论分析手段着重进行了端弯叶片的气动机理研究，并结合试验方法研究了多种形式的端弯叶片，通过采用端弯叶片使流场重新分布，改进了叶片的收稿日期：2016D1-2l气动性能。本文的研究对象为某重型燃气轮机压气机静叶，在前期的原型压气机数值计算过程中发现该多级压气机的后面级中存在静叶端区

7、流动分离，造成端区附近的流动损失增加，影响了压气机的通流能力(静叶的根部为上端壁)。为改善静叶上端壁附近的流动稳定性，减少流动损失，对该压气机后面级静叶进行端弯技术改型，探讨端弯叶片对静压场分布情况的影响。1几何模型和数值方法1．1端弯叶片模型本文以某燃气轮机压气机的次末级静叶为研究目标，所采用的端弯改型措施是维持静叶的轴向弦长和出口几何角不变，在此基础上增加进口几何角，使其能够有效适应端区较大的进口气流角，以减小正冲角。该端弯改型通过改变上端壁叶型的进口几何角和弯高来获得不同的端弯方案，以表示端弯弯高为叶片长度的茗％

8、，町表示端壁叶型进口几何角增加yo。表l所列为本文研究对象的几何参数以及端弯改型的方案措施。进行数值模拟时考虑到进出口气流的影响，在研究对象级的前后各加一级，图l所示为计算网格模型及端弯叶片模型。基金项目：国家863计划重型燃气轮机重大项目资助(项目编号：2008AA05A302)。作者简介：张春梅(1979．)，女，黑龙江哈尔滨