具有前掠叶片低压涡轮叶栅流动稳定性研究

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1、第54卷第3期汽轮机技术Vo1．54No．32012年6月TURBINETECHNOLOGYJun．2012具有前掠叶片的低压涡轮叶栅流动稳定性研究化广宇，张宏涛，顾忠华(1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；2哈尔滨工业大学，哈尔滨150001)摘要：在具有前掠叶片的涡轮低压导向叶栅的风洞实验中，测量了静压系数在不同叶高沿叶型的分布。根据静压分布的测量值，通过求解Falkner—Skan方程，获得不同来流马赫数下叶片边界层内沿流向的速度、压力、密度等参数。然后，将以上结果作为边界层的平均流动值，结合数值离散化的正交曲线坐标系线性抛物化

2、稳定性方程(mE)，对边界层流动的稳定性进行特征值分析。计算结果表明，所选用的实验叶栅由于应用了前掠叶片，加载均匀，边界层流动相对稳定。关键词：涡轮低压导向叶栅；前掠叶片；风洞实验；PSE方法；边界层稳定性分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2012)03-0198-03StudyontheFlowStabilityinSuctionSurfaceofLPTurbineGuideCascadeWithSwept．forwardBladeHUAGuang—yu，ZHANGHong-tao，GUZhong—hua(1Har

3、binTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China；2HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：InthewindtunneltestsofLPturbineguidecascadewithswept—forwardblade，thispaperexperimentallymeasuredstaticpressurecoeficientdistributionalongthebladeatdiferentbladeheight．Bysolvin

4、gFalkner·Skanequationwithmeasurementsofstaticpressuredistribution，thispaperobtainedtheparametersunderthedifferentincomingflowroachnumberalongtheboundary—layeroftheblade，suchasvelocity,pressure，density，andSOon．Then，takingtheaboveresultsastheaveragevaluesoftheboundary·layerflow，

5、andtocombineorthogonalcurvilinearcoordinateslinearparabolicstabilityequation(PSE)ofnumericaldiscretization，thispapercarriedouteigenvalueanalysistothestabilityoftheboundary—layerflow．Theresultsshowedrthatloaddistributedmoreuniformandboundary—layerflowbecamerelativelysteadydueto

6、applyingswept—forwardbladeinthiscascadetest．Keywords：LPturbineguidecascade；swept—forwardblade；windtunneltests；PSEmethod；stabilityofboundary-layer片改变端壁处载荷分布，可一定程度起到降低端部流动损失0前言的作用。．本文采用理论分析与实验测量相接合的方法，研究子午研究边界层转捩是叶型设计的重要组成部分，而预测转型线扩压以及叶片前掠对三维扰动波在边界层流动发展中捩的第一步是探讨边界层沿叶型流动的稳定性。由于转捩

7、所产生的影响。本文借助实验手段近似求解边界层流动，并过程十分复杂，目前的实验设备和测试技术很难满足转捩研在此基础上，推导出曲线坐标系下抛物化稳定性方程，研究究对精度的要求。因此，数值计算仍然是研究黏性流动失稳方程的求解方法，进而分析叶片表面边界层流动的稳定性。的一个重要手段。通过求解Orr—Sommerfeld方程可以预测很多湍流问题⋯，但是研究叶型绕流时需要考虑流体的可压1实验模型及静压测量结果缩性。Mack在高速平板边界层流动稳定性及转捩预测的研究表明，平板上的可压缩流与不可压缩流的稳定性有很大区实验叶栅为具有前掠叶片的涡轮低压导向叶栅，其子午

8、别。此外，影响边界层流动稳定性的气动热力参数还有温面简图与叶片型线如图1所示。叶片弦长b=90．5mm，轴向度、压力、黏性