文档介绍：
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第
卷第
期工程热物理学报

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年
月
! ∀
两种透平叶栅三维流动的计算分析
朱斌徐星仲
蒋洪德

中国科学院工程热物理研究所北京

北京航空航天大学
教研室北京
摘要
本文以数值手段分析研究两种不同叶片造型的三维环形叶栅内的定常粘性流动及损失情况,

数值方法采用三维可压缩粘性流动压力校正算法求解
一
方程及
一二双方程湍流模型新一代透

平叶片型线设计与传统叶片型线的差别在于叶片型线的后部加载特性本文通过计算分析了这种

后加载叶片与传统加载叶片应用于汽轮机时对控制三维叶栅损失与二次流发展的作用
关键词后加载叶片, 叶栅损失, 数值计算

前言
。
在叶片式动力机械中, 二次流损失占有很大的比重在新一代轴流叶片式机械的设
。
计中为减小气动损失, 正越来越多地采用三维设计概念与这一概念有关的一些降低二
次流损失的措施包括
叶片叶型型线的设计、叶片端壁型线的设计、叶片积迭方式的设
。
计等。叶片的叶型损失是二维损失, 它只在叶栅的三维总损失中占一定比例现代叶片
的三维设计不能拘泥于过去的二维设计概念, 但仍需从二维型线出发, 以三维叶栅损失
取代二维叶型损失作为设计的控制参数
在高效叶型的开发方面, 后部加载叶型能有效
, 。
减小叶栅内二次流的发展是应用三维设计概念的成功例子
关于采用三维数值计算
。
方法研究叶片端壁造型及叶片的弯扭联合成型的一些结果可参见文献
一
本文利用求解三维
一
方程的方法计算了具有前后加载特性的两种叶片造型的三维
环形叶栅内流场, 分析了后加载叶片与传统前加载叶片对控制三维叶栅损失与二次流发
。
展的作用

数值方法
流动控制方程采用压力修正方法求解, 密度的变化以隐式的方式计入, 控制微分方
, ,
程在计算空间上采用有限体积方法离散对流项采用
!
格式扩散项及源
。
项的离散采用二阶精度中心差分格式
魂一
本文计算三维叶栅流动, 进口给定总温、总压及气流角
出口给定平均背压
在周
期边界上施加周期性条件
进口给定湍动能及湍动能耗散率
固体壁面上满足速度无滑
。
移条件并采用壁面函数模拟近壁区流动
, ,
本文比较了采用粗细两种网格计算的结果粗网格为
细网格为
。

本文得到国家攀登
计划与国家自然科学基金项目资助

本文曾于
年
月在洛阳召开的中国工程热物理学会热机气动热力学学术会议上宣读

修改稿于
年
月
日收到
工程热物理学报
卷

数值计算分析
本文计算针对了采用传统前加载叶型和采用新的后加载叶型叶栅内的三维流动情
。
况, 这两种叶栅适用于汽轮机高、中压缸静叶
,
图
! 和
分别是具有前加载和后加载特性的两种三维环形叶栅示意图老的前
, 。
加载叶形是由前苏联设计的我们设计的后加载叶型则如图
所示这两种叶栅取
,
自某
汽轮机高压缸某一级静叶的两种设计