發(fā)布時間：2020-06-13 03:00

【摘要】：燃氣輪機作為一種動力機械裝備,在我國能源發(fā)電和艦船應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。而轉(zhuǎn)子葉頂間隙泄漏流的存在,對葉片軸向載荷、油耗等均產(chǎn)生重要影響。因此,對間隙泄漏流進行抑制一直是渦輪領(lǐng)域研究的熱點。然而,當前采用單一抑制方法和常規(guī)設(shè)計抑制葉尖泄漏的潛力已接近極限。本文將結(jié)合理論分析與數(shù)值模擬來研究自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合對渦輪葉尖泄漏流的抑制影響。首先以低速平面葉柵為研究對象,暫不考慮泄漏流動對通道主流的影響,考察了單排自發(fā)射流孔數(shù)、多排自發(fā)射流的排列方式葉尖泄漏的抑制效果。在此基礎(chǔ)上,研究了壓力面射流耦合單凹槽模型的泄漏抑制技術(shù),篩選出與之匹配的復合被動耦合方案,最終獲得了比單一控制方法更優(yōu)的泄漏抑制效果。為具有良好的流體耦合特性的自發(fā)射流耦合葉頂凹槽葉型的設(shè)計奠定了基礎(chǔ),并且對自發(fā)射流和葉頂凹槽兩種被動抑制方式之間的流體耦合機理有了更深的理解。此外,提出在自發(fā)射流組合凹槽模型內(nèi)加置溝槽方案,得到了4種不同溝槽類型及尺寸的抑制間隙泄漏效果。在三維真實模型下,對自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合開展研究,模擬計算5種典型自發(fā)射流耦合葉頂凹槽的抑制間隙泄漏效果,獲取了各葉型的間隙泄漏量、馬赫數(shù)和流線分布以及葉片周向載荷分布。結(jié)果表明,自發(fā)射流耦合單凹槽抑制間隙泄漏效果較單一控制方法效果更好。在此基礎(chǔ)上,增加凹槽,能進一步提升抑制渦輪間隙泄漏效果。此外,合理的自發(fā)射組合雙凹槽能放大強化流體耦合作用,典型的有中間射流耦合雙凹槽和壓力面射流耦合雙凹槽葉型,不合理的組合無助于甚至惡化流體耦合效應(yīng),如吸力面射流耦合雙凹槽。最后,考慮到一些真實工況因素可能對二者的流體耦合存在影響,因此建立了三維的流場模型,模擬了葉柵進口溫度、進口沖角以及端壁運動等真實工況因素對自發(fā)射流耦合葉頂凹槽抑制葉尖間隙泄漏流的影響,并對其葉尖馬赫數(shù)和流線分布、葉片周向載荷分布進行了分析。綜上可發(fā)現(xiàn),利用自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合模型對渦輪葉頂間隙泄漏流進行抑制這一構(gòu)想具有一定的潛力和研究價值,并確定了將來的課題研究繼續(xù)開展的方向。
【圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論1.1 研究背景及意義燃氣輪機作為一種重要的動力葉輪機械(圖 1-1a )，其發(fā)展代表著我國重型設(shè)水平，并且在國防、能源和交通等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。目前獨立研制氣輪機的核心技術(shù)掌握在美、英等少數(shù)國家手中，而我國研制燃氣輪機起步早但展較慢，因此在這方面同國際先進水平相比仍存在較大差距[1]。因此，發(fā)展自主燃輪機關(guān)鍵技術(shù)，打破國外技術(shù)壟斷，對加強我國能源及國防安全具有重大戰(zhàn)略意

第 1 章 緒 論條，單邊吸力面肋條、以及雙邊肋條（即凹槽）。有學者研究發(fā)現(xiàn)吸力面肋力面肋條[24]抑制泄漏效果不理想。文獻[25-26]通過分析凹槽的肋條寬度和漏的影響，得出葉頂加置凹槽可有效抑制間隙泄漏流。不僅如此，有學者凹槽的前緣開口或者尾緣開口對葉場流動和葉頂間隙損失均存在影響[27]。泄漏量，不少學者還分析了凹槽狀葉頂?shù)膫鳠崽匦砸约鞍疾坌螒B(tài)對軸流風動葉氣動性能的影響[28-32]。此外，有學者提出新的創(chuàng)新點，，葉學民[33]等研雙凹槽對軸流風機氣動性能和振動特性的影響，研究表明在葉頂加裝雙凹泄漏流量顯著下降，且下降幅度隨開槽深度的增加而趨緩。Joo 等[34]發(fā)現(xiàn)組小翼可以明顯控制間隙泄漏流。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK473

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本文編號：2710533