叶片表面粗糙度对高负荷低压涡轮的流动影响

作者：张宗辰^*; 乔渭阳; 白涛

来源：哈尔滨理工大学学报, 2019, 24(02): 59-72.

DOI：10.15938/j.jhust.2019.02.010

• 高负荷低压涡轮
• 表面粗糙度
• 前加载
• 附面层分离
• 叶型损失

为了得到不同工况下表面粗糙度对涡轮叶片叶型损失的影响规律,采用数值模拟的方法对某前加载叶型在不同攻角和不同雷诺数下的流动进行了详细的分析。结果表明,当攻角i=0°、10°时,叶片表面并无明显的分离现象出现,当i=20°、25°、30°时,叶片表面都出现了不同程度的分离,且攻角越大分离越严重。当攻角一定时,增大雷诺数对抑制分离泡的出现有促进作用;当雷诺数也一定时,增大叶片表面粗糙度对抑制附面层的分离有明显的效果,且雷诺数越大抑制分离所需的粗糙度值就越低。攻角为20°,雷诺数分别等于25 000、50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为38、14、5.1、2.5、1.7 mm;攻角为25°,相同雷诺数下抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为230、50、11、4、2.2 mm;攻角为30°,雷诺数分别等于50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为3 200、800、120、29 mm。最后,建立了一套不同攻角下抑制分离的最佳粗糙度-雷诺数关系模型,并编写了相应的C语言程序。通过该程序,只要得知叶片工作的攻角与雷诺数大小,便可直接算出抑制附面层分离的最佳粗糙度值。

• 单位
  西北工业大学; 中国飞行试验研究院; 中国航空工业集团公司