低速轴流涡轮叶片层流分离流动的数值分析
叶轮机械内部流动本质上是复杂的三维粘性非定常流动。低速涡轮内流动可能涉及到流态的转变、层流分离和显著地径向二次流动，其内部流动更为复杂。小型燃气轮机的低速涡轮进口雷诺数可能低至25000，远低于大型燃气轮机低速涡轮的进口雷诺数。低雷诺数进口条件使得低速涡轮偏离设计点工况，其气动性能严重下降。在低雷诺数进口条件下,低速涡轮叶片绕流可能存在大范围的层流流动、层流分离流动、边界层转捩和显著的径向二次流动,流动结构复杂,给精确的数值模拟提出挑战.本文对AIST低速轴流单级涡轮内部流动进行数值模拟,其中静叶通道分别采用全层流模型、全湍流模型、AGS转捩模型和DES方法,动叶通道求解RANS方程,湍流模型为Spalrat-Allmaras一方程模型.与实验结果对比显示,层流模型准确地捕捉到了静叶叶片吸力面层流分离的分离位置.三维流动结构分析显示,在很低的雷诺数条件下,静叶吸力面层流分离流产生很大的径向运动,没有再附于叶片表面,被卷入叶片根部的通道涡中.
燃气轮机 轴流涡轮 层流分离 雷诺数
王晓东 梁丽萍 康顺
华北电力大学 能源动力与机械工程学院
国内会议
成都
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2015-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）