非轴对称静叶对畸变条件下扇形叶栅流场影响研究

作     者：王欢 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙鹏

授予年度：2018年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：扇形叶栅 进口畸变 非轴对称静叶 数值研究 

摘      要：大力发展燃气轮机技术是提高综合国力、提升国际竞争力的重要手段。未来发动机越来越高的性能指标对压气机的失速裕度提出了更高的要求,设计者在设计阶段就应该考虑兼顾压气机的性能和抗畸变能力。进气总压畸变会使静叶角区出现分离甚至产生角区失速,而静叶角区失速会造成压气机整级性能和稳定裕度降低的影响。因此,通过非轴对称静叶造型技术,对静叶角区分离进行控制,以提高压气机抗分离抗角区失速能力,改善压气机动叶流动情况,使压气机级的性能和稳定性在一定程度上提高,具有理论意义和工程价值。本文对扇形叶栅试验件的周期性的改善进行研究。数值结果表明:将扇形叶栅右侧导流板向内收缩和在其左侧导流板处改变抽吸背压,能有效提高扇形叶栅试验件导叶出口和静叶出口气流参数的周期性,其中最佳改型方案将可测流道由5个增加到7个,满足扇形叶栅风洞实验对试验件周期性的要求。将最佳改型方案的前排7号导叶安装角顺时针旋转6°,造成下游静叶进口流场的不均匀。对受不均匀流场影响的静叶采用弯叶片造型的非轴对称处理,静叶改型方案为弯高为0.3倍叶高时,弯角分别为10°、20°、30°;弯高为0.5倍叶高时,弯角分别为10°、20°、30°。依靠数值方法研究其对畸变流场的改善情况,结果表明:改变前排个别导叶安装角的方法可以模拟畸变条件下的静叶进口流场。非轴对称静叶可以有效抑制角区分离,使受畸变流体影响的静叶流道出口的脱落涡的范围及其强度明显减小,进而降低静叶流道内的总损失。其中,B6方案改型效果最好,其平均总压损失系数相较于导叶转角方案减小了 7.47%。