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涡轮全三维流场数值计算与分析

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涡轮数值计算已经成为涡轮设计中一个必不可少的环节。与实验相结合，它可以缩短涡轮的设计周期，降低设计费用，可以提高实验的成功率。数值计算是研究涡轮流场和性能的重要方法。
　　 本文使用某商业软件，用SST-γ-Re-θ转捩模型对加热平板进行了验证计算，比较准确地捕捉到了边界层的转捩。采用气动热力耦合的方法对涡轮叶栅MarkⅡ进行了定常计算，并对叶片表面压力、温度和换热系数进行分析，与实验值吻合比较好。研究显示边界层的转捩对叶片表面温度和换热系数有很大的影响。
　　 其次，对e3高压涡轮级进行了稳态性能计算。高压涡轮动叶内部流场涡系结构中主要有叶尖泄漏涡，马蹄涡，通道涡和尾迹。马蹄涡压力侧分支在通道涡中起主导作用，决定了通道涡的旋转方向。马蹄涡吸力侧分支在与马蹄涡压力侧分支汇合后就缠绕通道涡发展。叶尖泄漏涡对上通道涡有很强的干扰。通过计算比较显示，有叶尖间隙比无叶尖间隙的e3高压涡轮级效率要降低1.41％。对e3高压涡轮级尾缘有冷气喷射时进行了定常计算，其效率比尾缘无冷气喷射时要高0.62％。
　　 最后，对某型对转涡轮进行了定常和非定常计算。重点研究了非定常计算时叶片压力波动和其频率。研究表明：每一排叶片尾迹对下一排叶片吸力面前缘部分区域的压力影响最大。高压涡轮动叶尾迹是低压涡轮第一级动叶和第二级导叶的主要干扰。
　　 本文研究从涡轮叶栅的定常计算到对转涡轮的非定常计算，与实验值或其他学者的研究结论进行对比，结果比较吻合。

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