叶片厚度变化对船用轴流涡轮性能的影响

作者：吴旭辉

来源：精密成形工程, 2023, 15(09): 192-197.

• 轴流涡轮
• 优化设计
• 叶片厚度
• 涡轮叶片
• 涡轮性能

目的 研究船用轴流涡轮叶片厚度对涡轮性能的影响，为高性能涡轮设计提供参考。方法 基于计算流体力学（CFD）仿真，模拟分析了2种叶片厚度下的叶片压力、涡轮流通特性及效率特性。结果 在相同膨胀比条件下，当叶片厚度从16.12 mm增大至16.61 mm（叶根处宽度）时，折合流量下降。当膨胀比从1.5增大到2时，加厚叶片的折合流量从0.216增长至0.238，未加厚叶片的折合流量从0.219增长至0.243。当膨胀比从2继续增大时，涡轮流量随膨胀比的变化而趋于平缓。当膨胀比约为2时，涡轮效率达到最高。采用加厚叶片时，涡轮效率最高达到0.815；当膨胀比为1.5～2.68时，涡轮效率在0.8以上。当采用未加厚叶片时，涡轮效率最高达到0.808；当膨胀比为1.6～2.38时，涡轮效率才能达到0.8以上。结论 转子叶片的加厚有利于降低能量损失，且叶片表面产生旋转涡流有助于减轻尾缘处的速度冲击，进一步降低了能量损失；但转子叶片过厚会限制流体的通量，使转子的通流面积减小，涡轮的折合流量减小；在大膨胀比条件下，加厚叶片涡轮的堵塞流量明显小于未加厚涡轮的。涡轮效率随膨胀比的增大而先增大后减小。随着叶片厚度的增大，涡轮整体效率增大，高效区范围增大。