渦輪葉頂間隙流動及控制技術(shù)研究.pdf

1、高性能渦輪間隙流動非常復雜，泄漏引起的流動損失約占渦輪流動損失的三分之一，且葉尖泄漏流對下游的靜葉流場也起著重要的影響。為了改善渦輪的性能，需要對葉頂間隙流動本質(zhì)進行分析及其損失產(chǎn)生的機理進行研究，進而采取有效的控制方法改善泄漏流動狀態(tài)以實現(xiàn)控制泄漏損失的目的。
　　本文以E3發(fā)動機高壓級渦輪動葉作為研究對象，首先采取被動控制方法如端壁造型和帶冠結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明適當優(yōu)化的弧形端壁造型可以改善泄漏渦和通道渦作用狀況、提高出口總壓和改善

2、氣流角分布、降低葉頂間隙泄漏和提高效率。最優(yōu)端壁造型可以減少間隙泄漏0.27％，提高效率0.77%。在變攻角下，最優(yōu)端壁造型效率最高點出現(xiàn)在設(shè)計攻角下，但攻角變化越大，間隙泄漏流動越少。直通式、臺階式和交錯式迷宮密封都能降低葉頂間隙泄漏和提高效率，且交錯式迷宮密封效果最佳，減少了出口截面高總壓損失區(qū)域。篦齒高度對泄漏流動基本沒影響，而篦齒個數(shù)、徑向間隙和壓比都對泄漏和總體氣動性能有著重要影響。迷宮密封葉冠相關(guān)損失主要是密封損失和摻混損失

3、，且對于不同類型迷宮密封，密封損失在葉冠內(nèi)的分配區(qū)域不一樣。
　　其次采取主動控制方法機匣噴氣，利用軸向排列的噴氣孔對葉頂進行噴氣，阻滯了泄漏流進入葉頂間隙。通過機匣噴氣和端壁造型聯(lián)合控制，研究了噴氣位置，噴氣量，不同間隙高度對渦輪渦系發(fā)展和氣動性能的影響，最后以1.5級高壓渦輪為研究對象，研究了機匣噴氣對不帶冠渦輪和帶冠渦輪的泄漏流及其與主流的摻混對下游靜葉的影響，結(jié)果表明機匣噴氣改善了泄漏流出口氣流角，減少了泄漏流進入葉頂或葉