涡轮叶片缘板封严特性研究

摘要

航空发动机涡轮叶片在装配过程中，叶片相邻缘板之间会产生一定的缝隙。为了防止叶栅通道中的高温燃气通过缘板之间的缝隙泄漏到冷却空气系统中造成叶片缘板烧蚀，在叶片缘板之间的缝隙中设置封严槽，装上封严条对缝隙中的泄漏气体进行隔离。
　　论文首先采用试验方法对涡轮叶片缘板封严进行研究，得出不同几何结构对泄漏特性的影响规律。实验结果发现：无论何种类型的缘板封严结构形式，其泄漏量均随压比的增加而增大；封严条宽度对缘板间隙的泄漏量影响较小；泄漏量随不同进口压力的增加而增大；泄漏量随着缘板间隙、缘板错移量、封严条厚度、封严条高度、封严槽深度的增加而呈先增大后减小的趋势并且都有一个极大值点；随着错移量的增大，缘板泄漏量会出现一个极值点，这个极值点随着缘板间隙的增大而逐渐朝错移量增大的方向移动。
　　针对封严槽内流场受封严条影响进行大涡数值模拟研究，在此基础上分别研究得到不同封严槽深度、高度下封严条对流场的影响规律，并且拟合了封严条位置随封严槽几何结构、压比和泄漏量变化的关联式。研究发现：气流在封严槽侧壁与封严条之间形成流动涡旋，涡旋的强度和大小受封严槽深度和高度的影响；当封严槽深度较小时，涡旋的流动受封严槽侧壁挤压，限制了涡旋的强度和大小，随着封严槽深度的增加，受严槽侧壁影响减小，涡旋的强度和大小增加；当封严槽高度较小时，涡旋的流动受上下壁面挤压，限制了涡旋的强度和大小，随着封严槽高度增加，受封严槽上下壁面影响减小，涡旋的强度和大小增加。

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注释表

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 封严技术综述

1.3 国内外研究概述

1.4 本文研究内容

第二章 燃气涡轮叶片缘板封严实验研究

2.1 试验系统

2.2 试验测量系统

2.3 叶片缘板封严模型及实验段

2.4 实验过程

2.5 数据处理及误差分析

2.6 缘板封严实验结果及分析

2.7 折合流量

2.8 实验参数点整理

2.9 本章小结

第三章 缘板间隙封严内部流场瞬态分析

3.1 物理模型

3.2 控制方程

3.3 湍流模型

3.4 初始条件及边界条件

3.5 计算结果与分析

3.6 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 研究结论

4.2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文