叶冠齿数和齿顶间隙对涡轮气动性能的影响

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1、学术论文RESEARCH叶冠齿数和齿顶间隙对涡轮气动性能的影响术应银生1。马石2(1．江南造船集团责任有限公司，上海201913；2．海军工程大学动力工程学院，武汉430033)【摘要】通过数值方法对某1．5级带冠涡轮的流场进行研究，对比分析了不同叶冠齿数和齿顶间隙对涡轮气动性能的影响。研究结果表明，泄漏流与主流掺混后形成一个涡流区，改变了叶栅上半通道的流场结构，使得顶部流体以负攻角进入下级静叶，造成攻角损失，改变了下级静叶的气动性能。同时发现间隙相对于齿数对涡轮气动性能的影响程度更为显著，间隙相同，齿数从1增加到4时，涡轮效率增加0．75％；齿数相同，

2、间隙从2mm减小到0．5mm时，涡轮效率增加1．82％。关键词：叶冠；齿数；间隙；气动性能；涡轮效率EffectoftheShroudSealNumberandtheTipClearanceontheAerodynamicPerfeIrmaneeoftheTurbineYINGYinshen91，MAShi2(1．JiangnanShipyardCo．，Ltd．，Shanghai201913，China；2．CollegeofPowerEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)【

3、ABSTRACTlA1．5stageturbinewithshroudisstudiedbyusinganumericalsimulationprogram．Theeffectsoftheshroudsealnumberandthetipclearanceontheturbineaerodynamicperformanceareanalyzed．Thesimulationresultsshowthatmixingbetweenleakageandmainflowsleadstoaturbulencearea，alterstheflowstructureo

4、ftheupperhalfchannel，thesuctionsideincidenceofthere—enteringleakageflowinthesubsequentstatorcausesadditionallosses，andalterstheaerodynamicperformanceofthenextstator．Inaddition，comparedwiththenumberofseal，theinfluenceofthetipclearanceontheturbineaerodynamicperformanceismoreobvious

5、．Inthesametipclearance，withthesealnumberin—creasesfrom1t04，theturbineefficiencyincreasedO．75％．Inthesamesealnumber,withthetipclearancedecreasedfrom2mmto0．5mm，theturbineefficiencyincreases1．82％．Keywords：Bladeshroud；Sealnumber；Tipclearance；Aerodynamicperformance；TurbineefficiencyDOI

6、：10．16080／j．issnl671-833x．2016．1／2．128涡轮叶片带冠结构设计可以减小泄漏流量，从而减小泄漏流对主流带来的影响。国外，DentonⅢ首先研究了叶片带冠设计对涡轮气动性能的影响，建立了叶顶间隙泄漏流动损失模型和相关经验公式。Bohn【2】和Rosic【31研究了叶冠上篦齿形状对气动性能的影响。Zimmermann【4】总结了篦齿封严泄漏流量的计算公式。Nirmalande嗍经过试验分析了叶顶间隙大小和叶冠形状对涡轮气动损失的影响。国内，吴丁毅嘲通过试验得出了篦齿宽度和齿顶间隙比对涡轮流场的影响。鄢景p1t基金项目：国家自然

7、科学基金创新研究群体科学研究基金资助项目(50721005)。128航空制造技术·2016年第1／2期应用数值模拟方法分析了某型燃气轮机涡轮无冠和有冠顶部时间隙泄漏涡和通道涡流动结构。李钰洁【81对比分析了不同叶顶间隙下间隙流的流场，揭示了间隙流对叶片不同截面压力分布影响的规律。黄晓光[91和刘高文”0】研究了影响叶顶间隙泄漏流的因素有篦齿结构、压比和转速，得出矩形凹槽宽深比是封严性能的重要参数，压比和转速对封严性能影响不大。高杰nu研究了泄漏流与主流掺混作用对下级静叶气动性能的影响，表明下级静叶产生攻角损失。贾惟【12】主要研究了篦齿数、篦齿排列方式、

8、上下级压力以及叶顶间隙对间隙泄漏流及泄漏流与主流混合作用对涡轮气动性能的影响。文