动静干涉叶栅间非定常流动的数值模拟

《动静干涉叶栅间非定常流动的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第5期电站系统工程Vol.26No.52010年9月PowerSystemEngineering16文章编号：1005-006X(2010)05-0016-03*动静干涉叶栅间非定常流动的数值模拟1112李少华王梅丽李知俊郭婷婷（1.东北电力大学，2.北京国电龙源环保工程有限公司）摘要：采用k-ε紊流模型对非定常条件下动静叶栅之间的影响进行了数值模拟，研究了动静叶栅之间不同轴向间距时尾迹对动叶的影响，并对非定常流动机理进行了分析。研究表明，在非定常流动条件下静叶对下游动叶压力面没有太大影响，对动叶的影响主要集中在动叶前缘以及动叶

2、吸力面扩压段起始处等位置，随着轴向间距的增大，气流的掺混作用减弱，尾迹的作用也逐渐衰弱，对动叶的影响就越来越小。关键词：非定常流动；动静干涉；数值模拟中图分类号：TK262文献标识码：ANumericalSimulationoftheUnsteadyFlowontheStator-rotorBladeLIShao-hua,WANGMei-li,LIZhi-jun,GUOTing-tingAbstract：Numericalsimulationofthestator-rotorbladeontheunsteadyflowbasingk-ε

3、modelareperformed.Theinfluenceofdifferentaxialdistancebetweenstator-rotorbladeisstudiedandunsteadyflowmechanismisanalyzed.Theconclusionsareasfollows:Theinfluencesofunsteadyflowtorotorblademostlyfocusontheleadingedgeandsectionstartofsuctiondiffuseroftherotorblade,butthere

4、isnoenoughinfluencetopressureofrotorblade.Alongwiththebigoftheaxialdistance,theinfluenceissmalltorotorblade，themixingflowisweakened,andtheroleofthewakegraduallyisweakened.Keywords:unsteadyflow;stator-rotorinterference;numericalsimulation[7]动静叶栅的不断相对运动使非定常特性成为叶轮机械关键性的因素。毛

5、明明等采用数值模拟对非定常流场进行内流动的本质属性。长期以来，由于理论和计算条件的限制，了数值模拟，研究了尾迹和位势作用对动静叶表面气动负荷在叶轮机械气动设计和性能分析中，一直采用所谓的定常假的影响，结果表明，上游动叶尾迹对叶片边界层流动损失的定，即认为叶道中气体的相对运动是定常的。近年来，航空发生、输运产生明显的影响。及能源动力工业的发展，对叶轮机械的性能提出了更高的要实验结果的精度和可靠性受测量仪器和环境的影响，而求，在这种情况下，定常假定的缺陷和研究动静叶干涉造成数值模拟精度易于提高，流动特征相对容易改变，对于叶道的非定常流动的必

6、要性日益显著。非定常流动现象包括两方内的强旋转湍流流动，数值模拟便成为一种研究涡轮内部流面：一方面与流动失稳有关的现象，如喘振、旋转失速、流动的有效方法。本文利用数值模拟手段，研究并分析了非定场畸变等；另一方面与叶轮机自身动态特征有关的流动现常尾迹对下游动叶和通道以及叶片表面压力分布的影响，进象，主要包括动静叶栅之间无粘势流干扰和上游叶排对下游一步加深对非定常的认识，深入揭示非定常现象的本质。叶排以及通道的尾迹干扰。这些非定常特性与其能量-做功1物理模型和数值计算方法转换作用息息相关，由于它在理论上和工程实践中的重要性，而成为当前叶轮机

7、械设计研究领域的关注热点。Wisler1.1物理模型与网格划分[1～2]和Hodson等人对叶轮机内部的非定常流动做了很好的总结，充分表明非定常流动的重要性和复杂性。目前，在动静叶干涉的实验方面，已经进行了一些有意义的探索，国外从20世纪80年代就开始了动静干涉非定常[3][4]流动的研究，由单级逐渐发展到多级，Walker和Pfeil的实验都表明非定常流动会引起边界层在层流与湍流之间[5]的交替转换，强烈影响流道内的能量传递。Poensgen对一台高速多级轴流压气机进行了实验研究，测量显示静叶出口图1叶片几何模型速度场受到上游和下游动

8、叶的影响。数值模拟方面，同样也[6]本文采用的算例为某轴流透平中截面的型面坐标，计算进行了一些研究。Mehendale等通过对轴流涡轮叶片排损区域包括静叶栅和动叶栅两个部分，实际情况中，动叶叶片失情况的数值