燃?xì)鉁u輪動葉葉頂間隙的存在,不僅引起渦輪氣動性能下降,高溫泄漏流對葉尖加熱致使葉尖區(qū)局部溫度過高,還可造成葉尖區(qū)域氧化及燒蝕,導(dǎo)致性能下降甚至動葉失效。因此,對燃?xì)鉁u輪動葉葉尖設(shè)計(jì)而言,不僅需要采用更合理的葉尖結(jié)構(gòu)來控制泄漏流動、改善渦輪氣動性能,還要求對葉尖進(jìn)行有效冷卻,以滿足冷卻設(shè)計(jì)需求。本文的研究從葉尖泄漏流動控制及葉尖傳熱冷卻兩個(gè)方面展開。傳統(tǒng)的肋條葉尖具有結(jié)構(gòu)簡單并能有效控制葉尖泄漏流動的優(yōu)勢,因而被廣泛應(yīng)用于渦輪動葉中。本文嘗試改進(jìn)葉尖結(jié)構(gòu),以期進(jìn)一步減小葉柵氣動損失,并降低動葉效率隨間隙的變化率。不同葉尖結(jié)構(gòu)的泄漏流動存在一定差異,直接影響葉尖區(qū)域的傳熱,而葉尖傳熱是冷卻的基礎(chǔ)。因此,在細(xì)致分析葉尖區(qū)域傳熱的基礎(chǔ)上開展葉尖及機(jī)匣冷卻研究,以降低葉尖及機(jī)匣表面的溫度及熱負(fù)荷。首先構(gòu)建了葉尖參數(shù)化模型,通過數(shù)值方法對平面葉柵葉尖進(jìn)行氣動優(yōu)化。優(yōu)化的小翼凹槽葉尖降低了葉尖泄漏流量,同時(shí)削弱了葉尖泄漏渦和上通道渦強(qiáng)度,獲得較凹槽葉尖更低的葉柵出口氣動損失和損失隨間隙的變化率。壓力側(cè)小翼葉尖雖減小了葉尖泄漏渦損失,但增加了上通道渦損失;吸力側(cè)小翼有效減弱了上通道渦和泄漏渦強(qiáng)度,并將...

【文章頁數(shù)】：183 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1CF6-50燃?xì)鉁u輪葉尖間隙與速度隨工況關(guān)系

第1章緒論第1章緒論背景及意義燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、功率重量比高和啟動調(diào)節(jié)迅速等優(yōu)點(diǎn)，使力、石油等能源應(yīng)用所起的作用越發(fā)關(guān)鍵。渦輪作為燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)rayton循環(huán)中，將燃燒室出口高溫、高壓燃?xì)獾膬?nèi)能部分地轉(zhuǎn)機(jī)及外部負(fù)載。作為一種旋轉(zhuǎn)部件，其旋轉(zhuǎn)動葉和靜止機(jī)匣之間不可避免....

圖1-5渦輪葉尖泄漏流動示意圖

致使葉尖流動傳熱更加復(fù)雜，葉尖冷卻方式也受諸多條件的限制。鑒于葉尖間隙對渦輪性能的影響，且間隙流動及傳熱復(fù)雜，高速旋轉(zhuǎn)的渦輪動葉葉尖間隙較小，葉尖區(qū)域流動及傳熱的詳細(xì)測量難度較大，葉尖流動和傳熱研究仍需進(jìn)一步展開和深化。分析葉尖泄漏流動和傳熱的作用機(jī)制，在動葉葉尖引入合理的結(jié)構(gòu)，....

圖1-7Yamamoto帶葉尖間隙的渦輪二次流動模型

圖1-6渦輪葉尖間隙流動模型[8]Thetipclearanceflowmodelsofturbine(Left:smalltip;Right離開間隙后與主流相互摻混，并與端區(qū)附面層相互1-7為Yamamoto[9]帶葉尖間隙的渦輪二次流模型12，....

圖1-8平面葉尖和凹槽葉尖泄漏流簡單模型

Bindon和Dishart認(rèn)為泄漏流在間隙內(nèi)部相當(dāng)。Yaras[12]認(rèn)為間隙內(nèi)損失占間隙引起總損失壓力邊倒圓角，消除葉尖分離泡來減小間隙內(nèi)部損失量系數(shù)而引起摻混損失增加。一種常見的控制渦輪葉尖泄漏流動結(jié)構(gòu)，其在葉尖尖泄漏流動阻力、減小葉尖泄漏流量。同時(shí)能夠有面積，因而可采用....

本文編號：3909885