弯曲叶片涡轮叶栅二次流损失计算经验模型

根据倾斜、复合弯曲平面叶栅的实验数据的分析，提出了一个适用于弯扭气动成型设计的涡轮叶栅的二次流损失计算模型，此模型反映了叶片倾角、展弦比、叶栅稠度等诸因素对二次流损失大小以及分布规律的影响。用此模型预估了直、弯两种叶片形式下的一小展弦比燃气涡轮导向器的损失值，模型计算值同试验测试结果吻合得很好。     

燃气涡轮弯叶片特性研究

以燃气轮机涡轮第一级导叶为研究对象,借助数值模拟对涡轮导叶气动问题进行研究,针对于涡轮的工作特点,进行了多方案计算及对比,研究了不同弯扭叶片设计参数对涡轮叶栅气动性能的影响。结果表明:根部采用-15°弯角,即正弯15°,采用0.4弯高,即采用大弯高可以有效地降低端壁处低能流体的聚集,从而有效地降低横向二次流,采用上述弯叶片计算得到总压损失系数有所降低。     

发动机氧涡轮喷嘴叶栅气动特性的试验研究

对一个用于大推力液体火箭发动机氧涡轮泵的复速级涡轮的喷嘴叶栅进行了试验研究，以考察喷嘴叶栅的气动特性，验证喷嘴叶栅的气体设计。该复速级喷嘴叶栅采用先进的后加载流动控制技术，以减弱叶机的二次流损失，对喷嘴叶栅进行了四个进气口流角，三个出口等熵马赫数条件下的平面叶栅吹风试验，测取了型面压力分布，出口气流角以及叶栅损失等重要气动特性参数，试验研究表明氧涡轮的喷嘴叶栅的设计是成功的，具有良好的气动特性，可以有效地应用于液体火箭发动机的涡轮中，本研究也为该类喷雾叶栅的设计提供了有用的实验数据和指导意义的结论。     

某型舰用汽轮机末级_次末级叶片弯扭改型设计

应用S2流面正问题计算程序、S1流面计算程序和全三元Euler方程计算程序对某型舰用汽轮机低压末级、次末级静叶进行了弯扭改型设计,分析了舰用汽轮机变工况时叶栅流场的特点和采用弯扭叶片后机组性能的变化。结果表明：在低工况运行时,弯扭叶片抑帛了根部反动度随负荷降低而加速下降的趋势和顶部反动度随负荷降低而增大的趋势,提高了叶栅低工况运行时的抗分离能力,同时顶部漏泄损失也有所减小。     

某型两级涡轮流场数值模拟

应用三维粘性流计算程序对某型两级涡轮进行了数值模拟，该程序采用具有TVD性质的三阶精度Godunov格式，湍流模型为B-L代数模型。计算中考虑了变比热的影响。结果分析表明，由于该涡轮是采用考虑损失的S2流面及单列粘性流计算设计的，没能很好地反映气流角的匹配问题，因此在第二级静叶中存在较大的正攻角，这使得第二级静叶采用后部加载叶型的作用不大，没有达到减少二次流损失的目的，因此，在气动设计中进行多级粘性流的匹配计算是必要的。     

轴向掠对涡轮静叶栅气动性能的影响

选用涡轮静叶栅作为原型叶片,通过对原型叶栅改变轴向掠角和掠高,构造不同掠型的叶片,研究轴向掠对涡轮静叶栅气动性能的影响.改型计算的掠角包括前后掠10°和30°,掠高包括10%和30%叶片高度,用CFD数值仿真软件对轴向掠叶栅的气动性能进行模拟.结果表明;与原型叶片比较,静叶栅轴向前掠增大了低能流体在端壁角区的集聚,增加了端壁横向二次流,引起损失增大,而叶展中部的损失减小;静叶栅轴向后掠减小了低能流体在端壁的堆积,减小了端壁二次流,低能流体被卷入到主流区内,减小了端壁损失,而增大了主流区的损失.     

采用弯叶片控制高负荷涡轮叶栅内附面层迁移的机理分析

对具有128.5°折转角的高负荷平面涡轮叶栅的内部流场进行了数值模拟.结合前期的实验结果,并利用拓扑学理论,详细分析了弯叶片对叶栅内附面层发展及旋涡运动的影响.结果表明,以通道涡为主的集中涡系在高负荷涡轮叶栅中部强烈掺混,使得中部的能量损失系数(0.56)明显高于端部(0.07),这是反弯叶片能改善此类叶栅整体气动性能的原因.对附面层迁移理论作了进一步讨论后指出,在高负荷涡轮叶栅内采用弯叶片减少二次流损失时应重点考察自由涡层的迁移.     

涡轮导向叶栅内流场结构的数值研究

为了详细研究涡轮叶栅的气动特性，深入了解涡轮叶栅流道内的气体流动，对某型涡轮导向叶栅内的流场结构进行了数值模拟。结果表明，对本文研究的叶片弯曲方式，叶片的弯曲能够影响通道涡的位置，但采用弯叶片提高叶栅效率主要是通过降低壁角涡的损失。     

大焓降弯扭静叶设计理念及增荷设计研究

采用叶片几何成型参数化方法,对沿叶高变负荷设计的大焓降弯扭静叶片的成型要素进行了拆分,并对拆分得到的近似直叶片和原型弯叶片流场进行了数值模拟。结果证明,大焓降弯扭静叶负荷沿叶高的变化是叶片积迭线正弯曲造成的。以此为基础,对大焓降弯扭静叶进行了增荷设计,进一步证明采用大焓降弯扭静叶设计理念,对增高叶片气动负荷和控制二次流是有效的。     

涡轮静叶栅二次流的数值模拟

采用CFD软件Fluent数值求解了大转折角涡轮静叶栅三维流动,分析了叶栅沿流向各截面二次流及叶栅的气动特性,并研究了叶高以及入口攻角变化对叶栅二次流的影响.计算发现,由叶栅压力面向吸力面运动的二次流强度沿流向逐渐增大,引起吸力面附近端壁附面层不断壮大且在后部卷起,并导致沿叶高总压损失系数和沿叶高出口气流角的剧烈变化.通过不同叶栅工况的比较,发现叶高的减小以及攻角的增大会极大提高叶栅的二次流损失,其本质原因都是叶栅通道内二次流所占区域的扩大所致.