在風(fēng)機(jī)廠家機(jī)械中,為了防止旋轉(zhuǎn)葉片和固定殼體之間的摩擦,葉片頂部和殼體之間必須有一定的間隙。由于葉尖間隙的存在,不可避免地會發(fā)生泄漏流。泄漏流與主流相互作用形成的泄漏渦將影響渦輪機(jī)械的內(nèi)部流場和氣動性能,烘干風(fēng)機(jī)廠家,尤其是效率、風(fēng)機(jī)廠家噪聲和穩(wěn)定的工作范圍。因此,通過改變?nèi)~頂間隙形狀,對葉頂泄漏流進(jìn)行綜合分析,提高渦輪機(jī)械的氣動性能具有重要的現(xiàn)實意義和工程參考價值。目前,對葉尖間隙進(jìn)行了一系列的實驗和數(shù)值模擬研究,主要集中在葉尖和殼體兩個方面。對于葉片頂部,young等人[4]采用實驗方法研究了單槽、雙槽和上斜面對渦輪性能的影響。在此基礎(chǔ)上,模擬了風(fēng)機(jī)廠家、類型和位置對軸流風(fēng)機(jī)性能的影響,-在設(shè)計流量下,葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動性能,風(fēng)機(jī)效率提高了1.05個百分點。對多級壓縮機(jī)表明,葉根倒角還可以減小角區(qū)的失速,提高工作范圍。風(fēng)機(jī)廠家?guī)Ъ缍碎g隙渦輪的研究表明,壓力側(cè)和吸入側(cè)后緣槽都可以略微增大葉片頂面?zhèn)鳠嵯禂?shù),但吸入側(cè)后緣槽可以減小間隙的泄漏損失。
風(fēng)機(jī)廠家葉尖渦度的增大可以有效地阻礙泄漏流的通過,使風(fēng)機(jī)廠家泄漏流與主流混合造成的損失減小,葉片前緣泄漏量的增加小于中、后緣泄漏量的增加?傮w上,高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家,漏風(fēng)量減少,提高了風(fēng)機(jī)的性能。這與參考文獻(xiàn)中得到的前、后緣對風(fēng)機(jī)廠家總壓損失系數(shù)的影響是一致的。隨著間隙的逐漸增大,耐高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家,葉頂前部的渦度強(qiáng)度增大,后緣的渦度強(qiáng)度減小,總體變化較小,泄漏量略有增加。葉片吸力前緣中部渦度強(qiáng)度略有增加,沿弦長方向吸力面中部和后部渦度強(qiáng)度基本不變。風(fēng)機(jī)廠家葉片前緣附近的渦度強(qiáng)度急劇增加。這是由于前緣點高度的變化導(dǎo)致的葉尖流動角度的變化。前緣點渦度強(qiáng)度的增加阻礙了吸力面附近的流入,也降低了主流與泄漏流的混合程度。雖然方案6的進(jìn)風(fēng)速度有所降低,但由于葉頂和后緣附近的渦度強(qiáng)度降低,風(fēng)機(jī)廠家效率總體降低,相應(yīng)的泄漏面積和泄漏流量增大。軸向速度分布可以反映轉(zhuǎn)子葉片流道內(nèi)的流動能力和分離尾跡區(qū)的特征。因此,轉(zhuǎn)子葉片出口軸向速度分布的徑向分布如圖6所示,用于分析流量。由于葉根和葉頂端壁附件的附面層較厚,導(dǎo)致流體流過該區(qū)域后的軸向速度較小,而葉頂附件又因泄漏存在使軸向速度進(jìn)一步減小。
從風(fēng)機(jī)廠家的一般參數(shù)出發(fā),通過一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設(shè)計,得到了初步設(shè)計方案的性能預(yù)測和幾何參數(shù)。初步方案利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)葉片型線對三維葉片進(jìn)行幾何建模,通過求解三定流場對初步設(shè)計方案進(jìn)行驗證。一維參數(shù)設(shè)計主要是求解平均半徑氣動參數(shù)的控制方程。采用逐級疊加法對多級壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了氣動計算。同時調(diào)整了風(fēng)機(jī)廠家相應(yīng)的攻角、滯后角和損失模型。后,得到了平均半徑和子午線流型下的基本氣動參數(shù)。計算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗作為支撐,F(xiàn)有的實驗改進(jìn)模型包括-亞音速葉片型線naca65、c4和bc10,風(fēng)機(jī)廠家,基本滿足了風(fēng)機(jī)的初步設(shè)計要求。為了準(zhǔn)確、快速地得到初步設(shè)計方案,將現(xiàn)有的-葉片型線直接用于一維設(shè)計和初步設(shè)計。當(dāng)設(shè)計負(fù)荷超過原模型時,采用mises方法對s1流面進(jìn)口斷面進(jìn)行分析,得到初始滯后角,如本文對高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的設(shè)計。在s2流面設(shè)計中,風(fēng)機(jī)廠家采用流線曲率法對s2流面進(jìn)行了流量計算。為了簡化計算過程,將計算假設(shè)為無粘性和恒定絕熱,忽略了實際渦輪機(jī)械中的三維、非定常和粘性流動特性,引入了葉排損失來表示葉柵中流體粘度的影響。通過三維流場的數(shù)值分析,修正了求解s2流面過程中的損失,并通過迭代得到了初步設(shè)計方案。
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