枞树型叶根间隙流量试验与数值研究

摘要

为了研究气流在涡轮枞树型叶根间隙内的流动特性,以及校核与优化现有叶根间隙流量计算关联式。以某型地面燃气轮机涡轮一级转子枞树型叶根间隙为对象,对其进行了流量试验与三维数值模拟研究。测量了进出口压比范围为1~2工况下通过叶根间隙的流量值,该流量值对应的流动雷诺数范围为1 700~16 500。并在ANSYS/CFX中对相同模型及进出口边界条件下叶根间隙内的流动进行数值模拟,获得叶根间隙截面流动结构,同时计算了长径比39~118范围内,不同压比工况下通过叶根间隙的流量。研究表明:随着压比增大,流过叶根间隙的流量增大趋势逐渐减小;随着长径比增大,流过叶根间隙流量逐渐减小;文献[10-11]提供的叶根间隙流量计算关联式的计算结果与试验测量值平均误差16.3%;与关联式流量计算值随压比变化趋势不同,试验测量值分布曲线随压比增大无明显转折;两端宽、中间窄的叶根间隙通道结构使得流道内层流与湍流共存,从而造成了上述偏差;针对上述偏差,根据试验与三维数值模拟结果拟合了新的叶根间隙流量计算关联式。