渦輪轉(zhuǎn)子部分冠泄漏損失特性

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中，為減少間隙泄漏損失和減小葉片振動(dòng)，在條件許可的情況下，現(xiàn)代渦輪一般將轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)成頂部帶冠的結(jié)構(gòu)。但該結(jié)構(gòu)也帶來(lái)了間隙內(nèi)流動(dòng)摻混增強(qiáng)、葉片表面積增加引起冷卻困難等問(wèn)題，從而影響渦輪乃至發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行。因此，開(kāi)展帶冠葉尖泄漏流動(dòng)機(jī)理研究，并對(duì)葉冠結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，一直是近年來(lái)業(yè)界的重點(diǎn)研究方向之一。

經(jīng)過(guò)多年的研究，業(yè)界已深入理解了葉冠泄漏流動(dòng)特征和泄漏損失形成機(jī)理，并進(jìn)一步開(kāi)展了葉冠泄漏流動(dòng)控制方法研究，主要包括常規(guī)葉冠幾何參數(shù)精細(xì)化設(shè)計(jì)、常規(guī)葉冠布置導(dǎo)流器、采用部分冠結(jié)構(gòu)等。前兩種方法均是通過(guò)減小葉尖端區(qū)局部動(dòng)量摻混，實(shí)現(xiàn)泄漏損失控制。后者綜合考慮了氣動(dòng)、換熱和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等多方面因素，具有良好的工程應(yīng)用前景。但由于部分冠改變了葉冠容腔進(jìn)口形狀，增大了容腔進(jìn)口面積，氣動(dòng)損失反而會(huì)有所增加，其對(duì)葉尖泄漏損失的控制效果仍有待提高。

本期《渦輪轉(zhuǎn)子部分冠泄漏損失特性分析》一文，利用數(shù)值模擬方法，在渦輪葉柵環(huán)境下對(duì)比分析了幾種部分冠結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)性能，明確了部分冠的泄漏損失來(lái)源，并進(jìn)一步討論了不同氣動(dòng)條件下部分冠的泄漏損失特性，可為部分冠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。