马赫数与肩壁尾切对涡轮转子叶尖气动损失与传热特性的影响研究

蒋首民; 蒋红梅; 陶志; 闫毅飞; 卢少鹏; 崔星; 宋立明

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (3) : 89 -98.

蒋首民, 蒋红梅, 陶志, 闫毅飞, 卢少鹏, 崔星, 宋立明

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摘要

为了掌握马赫数和肩壁尾切构型对涡轮转子叶尖气动和传热特性的影响，利用瞬态传热测试技术在跨声速条件下开展了叶栅总压损失和叶尖传热系数的测量，并结合数值仿真揭示了上述因素的影响机理。结果表明，随着出口马赫数(Ma=0.45,0.60,0.75)的增加，叶尖附近的叶尖泄漏涡和上通道涡的强度和尺度逐渐增大，导致叶栅总压损失系数大幅增加。随着出口马赫数增大，叶尖表面传热系数的分布趋势基本不变，但是由于泄漏流速度增大，导致叶尖表面传热系数显著增大。在Ma=0.75工况下，对比了吸力侧尾切和压力侧尾切两种构型与基准叶尖模型的气动与传热特性。相比基准模型，吸力侧尾切构型和压力侧尾切构型均能降低叶尖区域的气动损失，降低幅度分别为4.1%和4.2%。与基准模型相比，吸力侧尾切构型增大了切口附近的传热系数，但显著降低了叶尖尾缘区域的传热系数；压力侧尾切构型则大幅增加了叶尖尾缘附近的传热系数。