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轴向轮缘密封导流段几何结构对涡轮级气动冷却特性影响的数值研究

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【作者】 高庆屈杰马汀山居文平李军惠涛

【Author】 GAO Qing;QU Jie;MA Tingshan;JU Wenping;LI Jun;HUI Tao;Xi’an Thermal Power Research Institute Co. Ltd.;Xi’an TPRI Energy Conservation Technology Co. Ltd.;Institute of Turbomachinery, Xi’an Jiaotong University;Northwest Architecture Design and Research Institute Co. Ltd.;

【通讯作者】 李军;

【机构】 西安热工研究院有限公司西热节能技术有限公司西安交通大学叶轮机械研究所中国建筑西北设计研究院有限公司

【摘要】 以轴向轮缘密封为研究对象,在传统直缝密封间隙结构的基础上,通过改变轴向外齿间隙区域的几何型线,设计了双曲线、椭圆及圆型密封导流段结构,数值求解了三维RANS方程组和SST湍流模型,并且系统深入研究了这4种不同导流段几何结构下轮缘密封射流对涡轮级的气动性能,以及对下游动叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:所设计圆型、椭圆型以及双曲型导流段结构均可提高涡轮级整体气动性能;圆型密封导流段结构具有最佳的气动性能以及端壁气膜冷却效果。相比于直缝型导流段结构,采用圆型导流段结构在相同的冷气流量下,涡轮级效率可提高约0.23%;在动叶前缘轮缘密封射流所覆盖的冷却区域,采用圆型导流段结构时冷却效率可提高约20%。

【关键词】 轮缘密封气动性能冷却特性数值模拟
【基金】 国家自然科学基金资助项目(51776151)
  • 【分类号】TK14
  • 【下载频次】40
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