渦輪三維設計及性能優(yōu)化.pdf

1、渦輪是燃氣輪機的主要部件，其功用是將來自燃燒室的高溫、高壓燃氣中的部分熱能和壓力能轉換成機械功。船舶燃氣輪機的特點為功率大、燃氣溫度高、轉速高、效率高，同時對尺寸、重量有嚴格的要求。而對渦輪氣動設計理論與設計方法的研究，以及對渦輪的數值模擬和性能優(yōu)化一直是國內外葉輪機械氣動熱力學領域關注的重點。 本文以給定渦輪設計要求為依據，對某型船舶燃氣輪機動力渦輪第一級進行葉型設計，分別采用等壞量以及等α1扭曲規(guī)律對渦輪進行了三維氣動設計，

2、根據所得參數，運用參數化法生成葉型。應用商業(yè)軟件NUMECA，對所生成的葉型進行了數值模擬，比較了兩種扭曲規(guī)律的不同以及優(yōu)劣，并將數值模擬結果與設計值進行對比，以驗證數值模擬的正確性。著重對等環(huán)量葉片進行了分析，包括S1、S2流面分析、葉柵通道中渦系的研究、二維非定常流場特性的分析。 分析了設計葉型的不足以及葉片載荷分布對氣動性能的影響，通過對比壓力分布，及其對總壓損失系數、絕熱效率的影響，確定改進方案；根據二次流損失機理，嘗試

3、對靜葉、動葉采用不同彎角的彎葉片，通過數值模擬得出結論：葉片的彎曲可以控制徑向壓力梯度，并能夠改變級的反動度沿葉片高度的分布，有效改善葉柵流場；并對靜葉、動葉分別采用不同彎曲角度的多種組合模型方案進行數值模擬，提出靜葉、動葉在采用彎曲葉片后由于氣流角、馬赫數等參數變化而引起的匹配問題，得出在采用匹配合理的靜葉、動葉后，可有效提高效率；最后，對渦輪葉片采用了不同的軸向間距，并分析其對氣動性能的影響。經過對葉片載荷分布、葉片彎曲、軸向間距三