大子午扩张变几何动力涡轮流场及损失特性分析

摘要

针对四级大子午扩张变几何动力涡轮开展数值计算研究,描述可调静叶端部间隙泄漏涡的形成过程,研究可调静叶转动前后可调静叶级三维流场结构及其损失机理的变化情况,分析静叶可调对动力涡轮各级总体性能的影响。研究结果表明:涡轮变几何引入了可调静叶端部部分间隙以及泄漏涡和通道涡的相互干扰,且泄漏涡涡核主要是由旋转轴后侧的泄漏流线组成;可调静叶转动不仅导致静叶自身出现攻角流动,还导致下游动叶前缘附近产生了大攻角分离流动,并且可调静叶关闭导致的动叶吸力侧大分离流动是由轮毂端壁附近分离泡螺旋向上运动产生,表现出强烈的三维特性,严重恶化变几何涡轮性能;可调静叶转动改变了静叶的喉部面积,导致涡轮级间焓降重新分配,从而在不同程度上影响动力涡轮各级流动性能,整体上对可调静叶级的影响最为明显。