减少二次流损失的涡轮级联一个线性变化高度回水区侧壁栅栏

文摘

本研究试图减少二次流损失的应用流向侧壁栅栏。综合分析后选择目标函数的二次流损失减少,二次动能系数(CSKE)被选为本研究的目标函数。栅栏的高度线性变化的前缘和后缘位于流道中间产生至少CSKE和最优栅栏。减少CSKE最佳栅栏是27%相比基线情况。栅栏的几何形状是新的并且是首次报道。这栅栏的想法来自这样一个事实:通道涡的大小(二次流的主要组件)增加下游传播,因此栅栏的高度应该不同栅栏的目的是阻止通过漩涡穿过走廊和侵犯的叶片吸力面。最佳栅栏推翻和underturning流动减少了超过50%相比基线情况。级高空渗透通道涡的基线情况相比大幅下降。

1。介绍

二次流是指三维涡流结构,发展叶片通道由于高转流和非均匀入口总压的概要文件。主要流程是流程负责扭矩的一代。流是横向的主要流向称为二次流。沿侧壁边界层流动包含由速度梯度。当边界层流动,横向速度分量。这些二次流,创建了端壁和叶片结,从流体中提取能量,否则会用来旋转叶片或产生推力。如果这些二次流可以被削弱,更多的能量将用于生产扭矩和推力。

马蹄涡、角涡、梢涡、端壁横向气流,和通道涡二次流组件级联中。其中,通过涡流损失的主要来源。侧壁回水区栅栏是受雇于Kawai [1)、月亮和Koh (2],Govardhan et al。3)降低涡轮级联的二次流损失。每个上述调查报告,栅栏的高度的1/3入口边界层厚度时位于半个球场离叶片最大减少二次流损失。卡瓦依(1)和Govardhan et al。3)做的实验调查,而月球和Koh (2)进行了数值研究。

空气动力和端壁传热效果提出了由Camci和Rizzo [4]六种不同的端壁边界层栅栏在90°广场管。栅栏是介于压力和吸力面。低能的栅栏减少了边界层流体迁移的通道涡吸力面。一半高度栅栏采用时,他们一对反向旋转的漩涡附近的栅栏。另一方面,全高度栅栏是叶片和端壁附近形成两个独立的通道漩涡栅栏压力和吸力面和管之间的压力和吸力面。

流在弯曲通道没有停滞区(一个非常小的区域靠近栅栏除外),流在涡轮机组成的停滞区叶片的前缘附近(也栅栏的前缘)附近的一个小区域。计算流使用各向同性湍流涡粘性模型存在一个缺陷驻点异常。这种异常意味着接近停滞的湍流动能变得无穷大。流在弯曲管不会有这种效果,因为它没有主要的停滞区。钟等。5)使用三角形侧壁栅栏的级联,以防止受压侧腿马鞋从洗薄膜冷却流涡叶片吸力面。降低空气动力损失和提高冷却性能由于栅栏对通道涡的影响被报道。钟和西蒙6)进一步研究端壁边界层栅栏增加自由流湍流水平(Tu = 10%)和强度降低通道涡。

本研究试图减少二次流损失的应用流向侧壁栅栏。栅栏的创新设计提出了发现是更有效地比围栏高度的1/3入口边界层厚度目前涡轮级联。选择计算优化目标函数的二次流损失处理。

1.1。简短的讨论目标函数的二次流损失减少技术

减少二次流损失涡轮机可以通过前缘修改,侧壁剖析,通过端壁回水区栅栏。对于一个给定的汽轮机级联,为特定的二次流损失减少技术,可能有很多测试用例试图确定一个最优。选择实验调查无疑是一个非常准确的方式解决问题,但它是非常耗时和昂贵。CFD可以预测正确提供了目标函数用于计算预测正确(至少定性)。的一些数量作为目标函数的数值研究的研究人员对二次流损失减少出口气流角偏差,二次动能系数(CSKE)和二级动能螺旋性(SKEH)或组合这些。理想情况下,应该将质量平均总压损失系数作为目标函数,但其预测的CFD是不准确的7]。

英格拉姆(8]发现CFD应用于异形侧壁的设计不准确预测损失的损失绝对值或变化引入的侧壁分析(定性预测,即。增加或减少)。显然因此总压力损失不是一个实际的优化设计方法。但是某种程度上优化设计需要发现,即使如果小于理想。英格拉姆(8)的侧壁设计测试用例使用出口角偏差为目标函数(减少出口气流角偏差)。他观察到最优侧壁产生更多的损失相比基线情况。如果出口气流角作为目标函数,减少偏差角涡也可能源于强烈的角落,这实际上会增加损失。因此,单独使用出口气流角为目标函数可能是误导。英格拉姆et al。9]设计了另一套侧壁使用CSKE作为目标函数,最佳的端壁损失减少。表1介绍了CFD的比较和实验值的总压损失系数和CSKE异形侧壁(8]。表显示了实验的价值损失和CSKE异形侧壁与平面墙。另一方面,CFD预测显示总压损失系数的增加和减少CSKE。英格拉姆(完成的工作8)、玫瑰等。10),哈维et al。11]表明,使用CSKE作为目标函数的二次流损失减少可以成功。实验调查卡瓦依(1)和Govardhan et al。3)(在侧壁回水区栅栏)和一起et al。12)(在侧壁剖析)表明,一个成功的设计生产减少CSKE和出口气流角的减少总压力损失。

另一个名为二级动能螺旋性的数量(SKEH)也作为目标函数的二次流损失减少。犁式的点积(动能)和螺旋性(SKEH)。螺旋性涡度通量: 在哪里径向速度(见[13])和

二级动能(犁式)在任何测量平面是由粘性效应和潜在的流(非粘流)的效果。由于粘性效应,产生漩涡,漩涡不能生成在一个非粘流。为了只考虑流体与旋转的组件相关联的犁式(这意味着潜在影响造成的犁式除外),点积的犁式和螺旋性。螺旋性是零潜在流动(涡度为零);因此,使用SKEH排除犁式与位势流有关。然而,SKEH并不排斥势场的犁式由于涡流的地区。这贡献将小相比,由于涡流的变化。SKEH被捕捉和Gisbert作为目标函数14和布伦南等。15]。许多研究人员更喜欢CSKE为目标函数的二次流损失减少。CSKE和SKEH可以很容易地计算计算,但在计算实验SKEH需要几个步骤。甚至畜栏和Gisbert [14和布伦南等。15)曾SKEH作为目标函数不存在实验值。因此,它是不清楚实验和计算SKEH行为(即。,whether both showed decreasing/increasing values or one increasing and other decreasing as in case of total pressure loss coefficient) when the flow was subjected to any secondary flow reduction technique. In few investigations combination of above mentioned parameters was taken as objective function. These parameters were weighted and then added. These weighted coefficients may also add further approximations. In most of the studies, where parameters are weighted, no analytical justification is given for their use. Moon and Koh [2)是数值调查回水区侧壁栅栏。三个不同的篱笆被安置在流道的中间,然后优化使用通道涡的大小。当栅栏放置多个通道涡和反向旋转的漩涡形成。损失应该决定累积效应的基础上所有在场的漩涡而不是通道涡的叶片吸力面附近。在一定程度上辅助动能可以代表所有的漩涡的累积效应。因为反向旋转的漩涡二级动能将会减少,但它并不能保证减少损失。涡流损耗的来源是否顺时针或逆时针方向旋转;因此形成的反向旋转的漩涡不能保证减少损失。一个反向旋转的涡流效应是减少出口气流角偏差,有利于下一阶段的涡轮(作为下一阶段的损失会减少发生率)。显然二次流的物理涡轮机需要更多的探索。 All the parameters suffer from one or other deficiencies. Table2提出了不同研究者所使用的目标函数计算优化的二次流损失减少技术。在目前的研究中,CSKE选为目标函数,因为它是最成功的到现在。

2。方法

涡轮叶片工作在现在调查的细节图所示1。计算域的起源是在叶片的前缘(起源O在图1)。现状研究的目的是优化的栅栏高度及其位置最大损失减少,当它被放置在侧壁上。不同栅栏高度进行测试在不同的位置在流向方向端壁二次流损失最小。篱笆的最佳高度和位置将至少CSKE。二次流损失成正比CSKE;因此,它代表了二次流损失(Benner et al。13])。这里的方法是CFD-based优化和优化的目标函数,是CSKE。通道涡的大小是入口边界层的厚度、栅栏高度的特征长度尺度被选为入口边界层厚度()。在目前的研究入口边界层厚度()是0.04米,()。实验得到的价值Govardhan et al。3]。

3所示。实验项目的细节

Govardhan et al。3使用线性级联隧道)做的实验调查。隧道是吹类型组成的空气供给单元,扩散器,沉降室和测试部分。七个叶片安装在测试区。栅栏是附加法侧壁和半节远离叶片。入口总压了而下游的调查在哪里是级联轴向和轴向的共鸣。从实验发现流周期后pitchwise距离等于1叶片间距。因此在计算只有一个叶片建模与流体界面后平移周期性pitchwise距离等于1叶片间距。叶片的细节图1。

一头小型五孔探针直径0.0024米的遍历在出口处的级联中跨的端壁侧壁地区26个位置覆盖更多的点。对于每一个高空位置,探测器是遍历pitchwise方向在超过25个地点覆盖一个叶片间距。探测器是用来测量总压强,静态压力和流动方向互相垂直的平面(雅司病和音高的飞机)。在所有的实验中space-chord比例保持恒定在0.79,叶尖间隙是不同的到0.04,是提示差距高度。基于叶片弦的雷诺数和出口平均速度保持在。

4所示。数值方法

目前调查栅栏是固定的正常流向方向的侧壁。栅栏的曲率叶片曲面的线是一样的。篱笆厚度,米()。墙的厚度保持在较低水平,防止堵塞流。0.0007米厚的围墙可能无法承受高温、高压,高度不稳定的真正引擎流条件。可以预计,在不久的将来,新材料的开发可能维持上述条件。数值模拟进行了栅栏的高度,。指的是基线情况。图2显示了计算域的网格和一个视图。在cad几何计算域的创建。域的入口是在1.5弦长上游的前缘。出口的距离3.5后缘的弦长。出口平面定位远的静压0 Pa(规)边界条件。ICEM CFD网格。六面体网格的域,在叶片o-grid采用高度正交网格对准确的解决方案。

根据方法的特征、气流角、总压强,温度和总被用作在亚音速轴向入口边界条件。所有固体墙壁绝热无滑移条件和设置。在实验测量了进气道总压配置文件指定为0°发病率1%的湍流强度和积分长度0.005米的规模。实验测量了入口边界层厚度()0.04在目前的研究中,()。相对静态压力出口边界条件是零。

计算进行了一半的跨度从侧壁高度给中跨对称边界条件。流体界面与nonconformal网格指定为周期。ANSYS计算高分辨率离散化方案被选中。详情有关数值方案只手册(23)可能会提到。这个方案在空间二阶准确但局部降低一阶精度断层附近,以避免非物理振荡。有260万个六面体的细胞在基线情况下,和解决方案被发现网格独立在这个手机号(图3)。的值190万个细胞后显示非常小的变化。在260万个细胞的变化值很小。因此,解决方案被发现网格独立在260万个细胞。

在目前的调查,SST (24)湍流模型以及模型的过渡。过渡模型用于本研究相关基于Langtry et al。25]。这个模型使用一个混合函数,允许之间的切换- - - - - -子和日志层和模型- - - - - -模型的外部区域边界层和free-shear流动。

网格是非常好的坚实的墙壁,附近低雷诺数湍流模型的制定工作,而不是墙函数的方法。解算器运行和计算值在墙上。如果值大于3,它会切换到墙函数的方法。如果值小于3时,它将切换到壁面模型方法,也就是说,湍流方程解决墙附近。在所有的测试用例值小于2固体表面。因此低雷诺数湍流模型的制定。的最大值都小于2表明,流动的固体表面特性准确捕获在墙附近。叶片和围栏表面,细胞高度0.01毫米(第一个细胞高度正常表面)和包含30层用于3毫米的距离正常的墙上。端壁表面,细胞使用0.004毫米的高度。

5。结果与讨论

5.1。验证

退出测量计算以及实验是在。图4显示由pitchwise质量平均出口气流角的变化对基线情况。计算和实验之间的协议退出角度很好除了端壁附近。中跨地区是1°的区别。端壁附近发生颠覆,并远离underturning发生。CFD预测相比更推翻实验测量。转动效应是由于通道涡在细节处理在讨论出口气流角。图5显示了pitchwise质量平均无量纲速度的变化比率为基线情况。Pitchwise高空质量平均速度用于nondimensionalising。速度比预测的CFD在良好的协议与测量。图6显示平均CSKE pitchwise质量的变化。图7显示的情节pitchwise质量平均出口气流角的变化与跨越的栅栏。

尽管使用SST (24)模式和维护的最大值低于2.0固体表面,CFD和实验值之间的匹配CSKE和出口气流角很近端壁(数据并不令人满意4,6,7)。这种差异的可能原因是缺乏跑(雷诺平均n - s)湍流模型。端壁附近的流动参数的定量预测并不准确,因为流涡主导,在边界层区域。大部分的价值观不同的相关系数用于这些湍流模型来源于风洞实验流是由各向同性和均匀。但是在涡轮机械应用程序由于曲率的表面,各向同性和均匀流。尽管SST-transition模型显示改善的结果比其他跑模型(数据14和15),模型不能完全解决这些影响。

在图6差异CFD和实验值比较高的数据4,5,图7。这是因为CSKE计算误差放大。指的是(1),表达式CSKE涉及乘法,此外,部门,然后平方。根据误差分析错误的规则计算CSKE放大了10倍。由于上述原因的差异CSKE附近的墙是非常高的。在数据4- - - - - -7准确,CFD捕获端壁附近的趋势。远离侧壁,CFD和实验结果之间的匹配很好。

对比计算和实验结果也获得了档案损失系数,如表所示3。档案损失系数,,等于pitchwise质量平均总压损失系数在中跨和计算方程 在哪里总压损失系数吗 在哪里子午速度,在入口总压跨,是总压强,表明中跨。

计算和实验资料损失系数的区别是1.7%的基线情况和1%的栅栏。关闭协议CFD和实验值之间的形象损失系数表明,计算结果是合理的。中跨,SST湍流模型预测结果合理运动是近二维自由从漩涡和没有侧壁效应。良好的剖面预测损失在目前的研究中被认为是由于过渡模型和一个非常高质量的网格。从表3可以看出,几乎是没有底线的形象损失系数变化情况和栅栏在实验以及计算。表4显示的实验值和的栅栏减少相对于基线情况。另一方面增加计算调查报告和减少的栅栏相对于基线情况。这证实了兰斯顿(7)声明,预测的总压损失CFD是不合理的。目前的趋势调查与趋势出现在桌子上1(8]。

5.2。最佳栅栏

栅栏是连接正常的侧壁和相同的弧线和相同的交错角叶片。独立的距离和栅栏的高度是不同的。测量CSKE被完成。从叶片压力面是用栅栏位置,用栅栏高度。当栅栏的高度线性变化δ/ 6米(在前缘)米(在机翼后缘),放置在中间,它产生至少CSKE(表5)。最优栅栏(的高度和位置)减少27.8% CSKE对基线情况。这个最佳栅栏的想法来自于这样的事实:随着漩涡旅行下游规模增加,因此保持栅栏的高度恒定不符合逻辑(图8)。栅栏(,)降低CSKE 15%和栅栏(,)降低CSKE 17%,因此,似乎沿着整个流向方向是不够的。因此决定栅栏的高度线性变化(在前缘)(在机翼后缘)。

由于CSKE是指示性的二次流损失,让我们检查CSKE的作用在减少总压力损失系数。总压损失系数是由 的是进口损失系数和计算 在哪里是总压强和总压强在中跨吗。

与侧壁栅栏回水区案例,可以看出轮廓损失系数并没有改变太多。实验和数值研究表明有微不足道的变化(表3)。因为计算涉及价值观在流场中跨几乎是二维和自由从漩涡,预测是准确的(表3)。表6显示的比较,,最优和基线情况。在目前调查入口站足够远离叶片的前缘(1.5 ch长度)。因此进气损失系数(防护和基线情况下)是相同的。

桌子上还显示了减少最优值栅栏情况相比基线情况。另一方面价值增加了CFD方法的基线情况下这是一个缺点。结果与英格拉姆的结果[协议8表所示)1。CFD的总压损失系数比获得实验(表1)。的预测CFD是不合理的价值(是否增加或减少)是评价通过对参数的依赖CFD预测与合理的准确性。在目前的调查,CSKE参数选择。自表明二次流损失系数,,任何减少是一个表明减少了吗。作为和几乎是常数,减少会导致减少。

5.3。流向涡度轮廓

在哪里流向涡度,涡度在轴向方向,在切线方向涡度。无量纲的流向涡度轮廓绘制在图8为测试用例(内部通道)和(外的通道)。孵化在图8显示了叶片的截面图和栅栏在轴向位置。在流向涡度轮廓,通道涡()是积极的漩涡。消极的流向涡度由虚线表示和积极的流向涡度的连续的线。可以看出,通道涡的大小会减少下游。这个大小的减少(涡度)是由粘性引起的行动。从数据可以看出8 (c)和8 (d),通道涡的大小减少吸力面附近最佳的栅栏。这个大小的减少(50%以上),降低知识渗透的通道涡的形成是由于计数器旋转漩涡(F, FI,造成)。由于他们的相反的方向旋转,这些计数器旋转漩涡削弱通道涡()。附近的后缘,在叶片压力面流动向侧壁,在吸力面是向中跨。从压力和吸力面流动满足附近的后缘和卷发形式后缘涡()。由于计数器旋转涡的存在()在吸力面附近,向中跨在吸力面流动减少,导致较弱的后缘漩涡。漩涡的大小()是减少了近50%。可以看出随着栅栏的高度增加反向旋转的漩涡形成由于篱笆栅栏的高度降低,几乎消失。轮廓的栅栏下面配置不能由于空间限制。从表5可以看出几个栅栏的高度和位置增加相对于基线情况。因为在这些情况下栅栏像叶片和他们相当或形成的通道涡在某些情况下甚至比实际叶片形成的通道涡。从数据8 (e)和8 (f)可以看出,栅栏像一个短的叶片生产涡与正常叶片。通过漩涡产生的栅栏位于更高的高空位置和可比正常叶片级。横生,正因为如此,流的增加和二级动能的栅栏。

5.4。流出口角

如果流偏转大于几何偏差那么流发生颠覆,如果流偏转少而几何偏差然后underturning发生。通道涡的旋转方向是这样的,低于其中心(近端壁),它增加了切向速度()以上的流体粒子和它的中心(远离侧壁)切向速度()降低。增加增加出口气流角,反之亦然。因此通道涡诱导流推翻了端壁附近,流underturning远离侧壁。计数器旋转涡(F, FI,造成数据8 (c)和8 (d))诱发流underturning近端壁和流动推翻远离侧壁。这underturning流反对推翻引起的流动通道涡。因此在最佳栅栏情况下推翻减少超过50%(与基线相比)端壁附近,这是明显的从图9。Underturning离端壁流也减少了。因此最佳的应用栅栏,出口气流角的变化减少了端壁附近。这些结果清楚从图10显示了等高线图最优出口气流角的栅栏和基线情况。后缘附近(PS和党卫军,图10)角落漩涡侧壁附近非常强大基线情况下,因此流动underturned非常了11°。角落里最佳的栅栏,漩涡似乎非常低的大小或完全消失。结果流近端壁由10°推翻。这些地方的出口气流角值最佳栅栏情况下清楚地表明,通道涡的影响大大减少了在最佳栅栏情况相比基线情况。

5.5。剪力墙

的《盗梦空间》和运输通道涡及其对表面边界层的影响可以解释从壁面切应力的分布和表面摩擦。表面摩擦线描述流动立即身体表面上的。在一个二维流动,边界层分离的特点是反向流或壁剪切应力消失,但对于三维流消失剪切不绑定标准。在三维流动分离墙剪切值非零。必要条件的三维流动分离的收敛皮肤摩擦线到线分离。流动分离线一起被取消。图11显示轮廓的壁面切应力与皮肤摩擦线)(基线和最佳栅栏的吸力面情况。在吸力面分离泡沫的形成。表面摩擦之箭线表示流体粒子表面上方的方向。流分离(流方向相反)和泡沫分离地区的再植。它可以看到图11泡沫分离地区分离墙剪切点减少到非常低的价值。壁剪切应力增加之后,然后再减少。分离点和回贴的临界点,因此剪力墙的价值为零。重要点是点在身体表面上墙剪切值是零,它的方向没有定义。分离线显示了通道涡的印记在吸力面。被定义为渗透高度(侧壁)后缘的通道涡在翼型吸力面。在基线情况下是0.029米(),最佳的栅栏是0.018米(),图11减少几乎达到33%通过使用最佳栅栏。根据沙玛和巴特勒(26),是二次损失的象征;因此最佳栅栏是有效减少二次流损失。

图12显示轮廓的剪力墙端壁表面(与皮肤摩擦行)。前缘附近有一个鞍点(图的形成12 (b))。鞍点是一个临界点,零剪力墙。分离线表面摩擦线,其他皮肤摩擦线收敛。它们发射的马蹄和通道涡。这些漩涡分离线的足迹。它可以看到从图12 (b)的分离线被栅栏而在基线情况下和罢工吸力面(图12(一个))。阻塞的漩涡的栅栏后遍历沿吸力面最后走出通道。分离线(马的足迹的压力侧腿鞋涡)显示的栅栏后的压力侧腿的马鞋涡没有骑在栅栏,而是去围墙的下游沿吸力面。因此栅栏有助于转移涡的道路。剪切应力不低的发射线转涡(数字12(一个)和12 (b))。沿着隔离墙剪切线的吸力面附近的栅栏最大剪力墙相比有一个明显的价值的价值。甚至那电梯从表面。因此它不是绑定分离将即使壁剪切应力很低。

5.6。涡等值面

亨特(27)涡定义为一个地区积极第二不变量()的速度梯度()。亨特的定义的物理解释是涡涡量大小是一个地区盛行在应变速率大小 在哪里和旋转和应变张量。

图13显示了最优旋转的结构的等值面围墙和基线情况下使用(第二不变量)。从等值面可视化(图13),它是可见的,马蹄涡压力面站是转移压力和吸力面之间的栅栏。从等值面图可以得出最优栅栏被困了马蹄涡压力面站。

5.7。湍流模型的影响和概要文件损失系数(Y_P)

不同湍流模型在目前的调查,和定量的差异和由不同的模型是相当可观的。因为实验值和可用于围栏的,这些都是与获得的值计算。CSKE和概要损失系数的预测值- - - - - -模型是最高的(数字14和15)。原因overprediction缺陷在生产的湍流动能方程。湍流动能的产生- - - - - -湍流模型以来非常高水平的提高导致增强的混合流动。增强横生,带来更多的损失和混合流体。高等CSKE横生,多流的结果值,和更高的湍流边界层会导致更多的损失。的预测和风场模型比较的低- - - - - -模型。这是由于Kato-Launder修改的实现和生产限制器在风场模型。风场模型加上过渡模型收益率进一步降低的值和因为现在并非完全湍流边界层。

CFD的区别(SST)过渡和实验结果的(图14),它是非常少的概要损失系数(图15)。形象损失系数包括在中跨位置测量,湍流模型预测准确;因此CFD和实验结果之间的协议是好的。包括值中跨侧壁。端壁附近,湍流模型只是定性的预测正确。因此CFD之间有明显的差异(SST过渡)和实验结果。

5.8。有效性的最佳栅栏增强湍流强度水平(图)

在目前的研究中,一系列引擎生成相关的湍流强度水平,以及由此产生的流场。本节评估的有效性栅栏湍流强度更高的水平。燃气轮机通常高湍流强度水平提高涡轮叶片传热率和影响边界层过渡到一个更大的程度上。的吸力面翼动荡的主要作用是导致早期开始过渡到湍流。从图16很明显,即使在高水平的湍流强度最优栅栏生产更少栅栏,因此即使在有效增强的湍流强度水平。几乎是没有区别的形象损失系数为隔离和非隔离(图17),这表明栅栏只影响端壁流和中跨流。你增加到5%时,泡沫分离的大小减少导致低调的损失。进一步更高层次的边界层变得完全湍流导致更多损失。

5.9。最佳栅栏发生率在高背压条件下的有效性

如果流发生率正将增加净流偏转导致更高的动量的变化,导致增加升力或叶片加载。同样如果流发生率是负的,净流偏转会减少导致减少叶片加载。二次流涡轮是依赖于净流偏转的流。这可以从运输涡度方程得出结论是通过形成navier - stokes方程的旋度。在一种内在的坐标系中流向组件可以写成:

机不可失,时不再来;如果粘性项,在入口区域的线性涡轮级联的变化率流向涡度()只取决于正常的涡度()(由于入口边界层)和速度梯度在正常的方向,()和(在进口)是零。叶片负荷的增加。因此,当入射角增加更高的二次流的影响必须预期由于较大的速度梯度之间的压力和吸力面。同样当迎角减少,降低二次流的影响必须预期。流向涡度()代表二次流。由于上述原因,增加在正入射角度和减少消极的入射角度(图18)。

从图18很明显,即使在偏离设计的入射角度最优栅栏产生更少比非隔离的情况。的形象损失系数没有显著区别两种情况(图19)。既坚固又基线情况下具有相同的入口条件,他们将有相同的入口损失系数。从(5)它可以得出结论,在设计入射角度最优栅栏将较小的总压损失系数相对于基线情况。

6。结论

栅栏的高度线性变化在前缘后缘,位于中间的通道产生和确定最优栅栏。设计最佳的栅栏是全新的首次报道。最佳的栅栏已经减少了栅栏的27%到17%。最优栅栏显示减少推翻和underturning流的近50%。减少出口气流角偏差将减少损失在涡轮的下一个阶段。因此涡轮阶段效率还存在改进的余地。大小和知识的渗透通道涡()最优栅栏基线情况相比减少了33%。作为是一个指示性的二次流损失,最佳栅栏是有效减少二次流损失。可以看出最佳栅栏不改变中跨流场,因此几乎没有档案损失系数的变化。最佳栅栏是有效甚至动荡水平和设计发生率更高。这些观察推断出最优栅栏有助于降低涡轮级联中的二次流的影响。

命名法

:	轴向弦(m)
:	速度(米/秒)
:	叶片弦(m)
:	轴向速度(米/秒)
:	径向速度(米/秒)
:	切向速度(米/秒)
CSKE:	二次系数动能
:	栅栏的高度(米)
勒:	前缘
:	通道涡
:	压力(N / m2)
:	应变张量()
:	栅栏厚度(m)
:	拖尾涡
TE:	后缘
图:	湍流强度
:	入口损失系数
:	压力表面距离(米)
:	概要文件损失系数
:	总压损失系数。

下标

1、2:	级联进口和出口
:	组件在轴向,pitchwise、高空和流向的方向
:	索引符号(1、2、3)。

标

−:	Pitchwise质量平均数量
=:	Pitchwise高空质量平均数量。

希腊符号

:	从轴向气流角测量(度)
:	入口边界层厚度(m)
:	提示缺口高度(米)
:	涡度()
:	旋转张量()。

引用

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