耦合透平末级的燃气轮机排气扩压器气动性能研究

闫晨曦; 王嘉骏; 姚家旭; 苏鹏飞; 孔祥林; 方宇; 李志刚; 李军

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (8) : 134 -146.

闫晨曦, 王嘉骏, 姚家旭, 苏鹏飞, 孔祥林, 方宇, 李志刚, 李军

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摘要

为探究透平末级出口流动对燃气轮机排气扩压器性能的影响，获取由透平末级、排气扩压器和收集器组成的完整系统的气动性能，建立了耦合透平末级的燃气轮机排气扩压器气动性能高保真分析模型。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型的方法，对比研究了不同流量下，排气扩压器的流场结构和静压恢复系数。结果表明：随着进口流量的降低，排气扩压器内流动分离导致的总压损失增加，排气扩压器静压恢复系数下降。收集器内主要存在两股旋流，与弯扭段相邻的拐角处涡旋和回流增加了压力损失，降低了静压恢复系数。设计流量下，排气扩压器非弯扭段静压恢复系数为0.645,110%设计流量下静压恢复系数增加了10.2%;小设计流量导致排气扩压器总压损失增加，扩压能力降低，50%设计流量下扩压器的静压恢复系数为-0.059。设计流量大于70%时，透平末级动叶叶顶间隙泄漏射流能够抑制排气扩压器机匣的分离流动，从而降低总压损失。该研究为考虑透平末级出口流动作用下的燃气轮机排气扩压器气动性能研究提供了一定的参考。