高压涡轮动叶前缘新型几何特征对流场结构影响研究-论文.pdf

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1、第32卷，总第183期《节能技术》Vo1．32，Sum．No．1832014年1月，第1期ENERGYCONSERVATIONTECHN0L0GYJanuary．2014，No．1高压涡轮动叶前缘新型几何特征对流场结构影响研究王凯，赵智源，孙燕平，罗磊(1．华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045；2．哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：本文提出一种前缘前伸内凹且根部叶片略厚的新型动叶片设计方法，旨在通过这种新型叶片控制前缘马蹄涡的生成和发展，通过根部叶片较厚到中间区域叶片厚度略低的三维设计和积叠方法，实

2、现动叶片的弯叶片效果。论文以某高压涡轮叶片为研究对象，从能量损失系数、型面压力分布、旋涡沿流向变化对比分析了新型叶片与原型叶片对流场结构的影响。研究表明叶型前缘新的几何特征使马蹄涡得到控制，流场内流动得到改善。关键词：高压涡轮；马蹄涡；弯叶片效果；新叶型；二次流中图分类号：TK263．61文献标识码：A文章编号：1002—6339(2014)01—0003—05TheInvestigationofFlowFieldStructurewithNewGeometryofLeadingEdgeonHPTurbineRotorBladeWANGKai

3、，ZHAOZhi—yuan，SUNYan—ping，LUOLei(1．NorthChinaElectricPowerResearchInstituteCo．Ltd．，Beijing100045，China；2．DepartmentofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Inordertocontrolthegenerationanddevelopmentofhorseshoevortex，anewmethodfo

4、rdesig—ningrotorbladehasbeenputforth，inwhichtheleadingedgehasgeometryofprotrusive，asmallround—edaswellasreversalcurvatureandthickbladeroot．Theneo—bladehastheeffectofbowedbladecas．cadedesignedbythe3Dsystemandstackingmethod．Inthispaper，anHPturbinerotorbladeisinvesti—gatedbyco

5、mparingnewbladewithoriginalbladefromthecoeficientofenergyloss，thepressuredistri—butionalongprofileandthetransformationofvortexalongflowpassage．Theresultshowsthathorseshoevortexisundercontrolwithnewleadingedgeandtheflowconditioninflowfieldimprovesdramatically．Keywords：HPturb

6、ine；horseshoevortex；efectofbowedblade；newblade；secondaryflow率，长期以来各研究机构和工业界在降低叶栅流动O引言损失方面作了许多努力。叶栅内二次流、流动分离为了进一步改善和提高涡轮机通流部分的效和旋涡运动的研究已经成为叶轮机械气动力学的一个重要课题¨I2J。为了深人理解这些问题，各国学者将越来越多的注意力集中在对流场特性细节的研收稿日期2013—07—11修订稿日期2013—12—03基金项目：国家科技支撑计划课题(2011BAA07B04)究上。研究表明马蹄涡系不仅直接影响通道涡作者

7、简介：王凯(1981一)，男，博士，高级工程师，研究方向为发的强度及其沿流道的发展，从而改变叶栅的作功量电设备节能优化及故障诊断技术。和效率，而且还与前缘端壁上局部热传导和摩擦有·3·着重要关系。在对透平叶栅二次流的研究中，人们对马蹄涡系的重要性已逐步认识。哈尔滨工业大学王仲奇一、王松涛等分析研究了弯扭叶片对鞍●l点及马蹄涡的影响，研究表明通过叶片的倾斜和弯曲及改变前缘大小可以控制马蹄涡，进而影响通道

8、涡的生成和发展。同时，在叶片表面靠近根部的位新叶4置进行抽吸可以有效减小马蹄涡和二次流对流动的—t／影响j。康顺

9、1等对马蹄涡进行了深人的研究

10、，研究表明马蹄涡是由来流端壁边界层在叶片前缘的前零始叶零-_-一／方分离而形成的。马蹄涡形成的原因是：在叶栅前缘靠近端壁的区域内不仅存在着壁面粘性对气流的阻滞作用和