间隙阻尼结构对轮缘密封封严效率和气动性能影响的数值研究

雷隆; 屈杰; 高庆; 李志刚; 李军

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (5) : 143 -155.

雷隆, 屈杰, 高庆, 李志刚, 李军

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摘要

为提高燃气轮机透平轮缘密封封严效率，以某型燃气透平第一级动静叶栅和动叶前盘腔轮缘密封为研究对象，设计了4种间隙阻尼轮缘密封结构，在5种工况下对比了原始结构和4种间隙阻尼结构的封严效率、非定常流动特征和盘腔下游动叶通道出口的总压损失系数。结果表明：在5种工况下，4种间隙阻尼结构的封严效率均优于原始结构，间隙内动盘凸肩结构的封严效率最高，其次为静盘凸肩动盘凹槽结构；与原始结构相比，5种工况下动盘凸肩结构在外腔静盘面测点处封严效率分别提高了47.1%、51.6%、32.4%、25.4%和26.2%;从流动机理角度分析，凸肩结构缩短了轮缘间隙长度，限制了燃气入侵通流面积，同时凸肩结构内的微小通道内形成了许多涡系，增大了燃气向内入侵的流动阻力，使封严效率大幅提高；在5种工况下，动盘凸肩结构在动叶栅出口端部的总压损失系数与原始结构相比分别增大了2.2%、1.6%、1.6%、2.5%和3.0%,相较于该结构大幅提高盘腔封严效率的表现而言，增加的气动损失相对较小。