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正弯叶片降低叶栅内部损失的数值模拟

分类号：O35 文献标识码：A

文章编号：1001－2060（2000）02－Numerical Simulation of the Decrease of Internal Losses in a Cascade with Positively-Cu纤维板钉rved1次输入 数据永久重复使用 BladesWang Songtao Wa熔点仪ng Meng Feng Guotai Wang Zhongqi

（Harbin Institute of Technology）Abstract：The calculation results of a straight and a positively-curved blade flow field 铜螺丝show that the positively-curved blades can create in the flow passage, especially at the suction side surface, a “C” shaped static-pressure distribution. The latter 1方面喷了过量的脱模剂引入杂味effectively suppresses radial secondary flows. Moreover, the abatement of a transverse pressure gradient will be beneficial for decreasing transverse flow losses. The analysis of vorticity isolines shows that the horseshoe vortex and passage vortex measure and strength in the positively-curved blades have been found to be smaller than those in the straight blades. Furthermore, from the distribution picture of energy loss factors one can see that the use of positively-curved blades can bring about a decrease in energy loss of a cascade inner-flow field.

Key words：p混凝土防冻剂JC 475⑼2ositively-curved blade, energy loss, secondary flow▲1 引言

为了提高叶轮机械的效率，就应该合理利用和控制其叶栅通道中二次流的产生和发展，降低叶栅的二次流损失。早在60年代起，各国学者就进行了大量的控制叶栅内气体流动、减少能量损失方法的理论分析与实验研究，提出了改变通流部分几何尺寸、改善作功量分布和可控涡设计方法等。文献［1］指出，决定二次流大小的因素主要有两个：一是壁面粘性效应；二是壁面压力梯度的大小和方向，叶栅气动特性好坏取决于壁面静压梯度。如果静压梯度使附面层向一起集聚，将引起二次流损失急剧增高。如果展向静压分布能消除附面层的集聚，二次流损失将会大幅度降低，采用弯曲叶片恰好可以使展向静压沿叶高重新分布。弯曲叶片成型方法［2］自60年代初首次提出以来，受到世界各国同行专家的关注，并对其进行了大量的试验研究［3］和理论探讨。本文计算了某型涡轮第一级静叶在分别采用直叶片和正弯叶片时的内部流场，计算结果表明采用正弯叶片可以降低叶栅内部流场中的能量损失。2 计算方法及格

计算中控制方程采用任意曲线坐标系下的雷诺平均N.S.方程，其形式如下 (1)

式中，，为无粘通量，，，为粘性通量，f1，f2为源项，它们的具体形式参见文献［4］。湍流模型采用Baldwin-Lomax代数涡粘模型。对无粘通量采用三阶精度TVD格式进行离散，对粘性通量采用中心差分格式进行离散。

本文对某型涡轮第一级静叶在分别采用直叶片和正弯叶片时的内部流场进行了数值模拟。图1和图2分别代表本次计算采用的直叶片及正弯叶片形状图。

图1 直叶片形状图图2 正弯叶片形状图

正弯叶片的型线选为根部倾角为18°、顶部倾角为10°。为了便于对比分析，两种方案均采用了相同的格结构，格点数取为92×41×41，其中沿轴向方向进口边界至前缘为15站，叶片流道内部52站，尾缘至出口边界为25站。3 边防盗窗界条件

对于三维问题，利用特征分析