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中固]:联敏物罂!学会
8 0
热机气动热力学学术台议 缡号:9 2 0 s
燃气轮机叶轮与导叶轮之问空腔中流体速度场的研冤
赵亚滨
(江苏石油化工学院)
摘 要
本文主要介绍燃气透平第一级叶轮前固盘空腔中的流体流动状态的研究,用可视化方
I
法和静压铡量来观察和分析主流气进入空腔的临界工况采用粒子成像技术(P V)测
量园盘空腔内的速度场,分析了密封气流量大小对不同位置流场的影南特其结果与FL
UEN
T,cFD软件的计算值相比较.
一.介绍
为了提高燃气透平的热效率和降低燃料消耗,要求更高的燃气进j温度,而进口导叶
与第一级叶轮区域的材料承受了最高的温度.因此,该区域是材料爱强度应力最大的区
域带有国定导砰趵静盘和第一级叶轮(转盘)之间形成一狭窄的空腔.尽管已采取了机
掘苗主寸环的方法防止主流进入空腔,但仍然有高温流体进入,这侄己处于高应力状态下高
速运转的转盘温度升高,对转盘的疲劳寿命产生负面影响为此,栗角静盘中心轴向吹入
密封:々却‘e的方注改善转盘的受热状况密封气进入空墅后沿径向泛动.流过密封空隙岳
与主沆气混台 当密封气的流量和压力达到一定值后,能较好地抑青:主流气的进入密封
气的引入,住园盘空腔中流体的流动状况较为复杂,有立-要对其中的沆场进行实验和理论
醑宄.以便为下一代燃气发动机的设计提供数据
实验研究是在建予美国亚里桑那卅I立大学的传热实验室里的燃气连平模型装置上进行
的.装置外部由高强度透明有机玻璃制成,第一级时轮有52个转动对片,导轮上有
5 9个静态导叶.在动、静园盘的边缘分别镶有密封巧,构成机械密封,主流气和密封气
LUExT/UN FD
均由二台离心式鼓风机提供,风量可调理论计算上应用F S,c
商业软件来计算固盘空腔内的流场.
本文主要介绍对园盘空腔中的流体流动状态进行的研究,用可视亿方法和静压测量泉
I
观察和分析主流气进入空腔的临界工况.采用粒子成像技术(P V)测量园盘空腔内的
L E
速度场.分析了密封气流量大小对不同垃置流场的影口同.将其结果与F U NT,cF
D软件曲计算值相比较
二.实验装置
本宴验装置模拟燃气轮机进口段的几何和工作参数,用于进行液晶稳定态传热实验,
Pl V蠹场测量以及静态压力测量.
如图1.转盘直径40.3厘米.在转盘外周焊有52个叶片.转盘和叶片的材料为
铝.静盎由有机玻I离制成,59个导时粘于静盘外周.转盘,静盘及叶片的几何尺寸和结
扮与实际燃气透平相似.密封气由一离心式鼓风机(二次鼓风机)提供.由位于静盘中心
妊直径为3 8 l厘米的园孔进入转盘空腔。流过密封间隙后汇入主流.转盘空腔的几何
构造见圄2.转盘与静盘的间距.密封间隙的几何尺寸均保持不变有关实验的无因次参
数如表1.
本实验工作在美国亚里桑那州立大学试验装置上完成
V——104
表1 实验参数与燃气轮机实际参数的比较
沆动参数 实验 实际
旋转雷诺数 O2一1.4E6 0 2E6-IOE7
主流雷诺数 O 2—056E6 0
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