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推进技术2025年第07期:燃气涡轮转静盘腔轮缘密封非定常流动特性和封严效率研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:郭粲;白波;雷隆;李志刚;李军;

单位:西安交通大学叶轮机械研究所;

摘要:燃气涡轮动叶和静叶间转静盘腔轮缘密封性能直接影响燃气入侵和冷气出流,进而影响涡轮的气热性能。论文采用基于多组分示踪变量方法的三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)和SST k-ω湍流模型研究了1.5级燃气涡轮动叶和静叶间转静盘腔径向轮缘密封的非定常流动特性,分析了4种封严冷气量下的轮缘密封非定常燃气入侵和冷气出流特性,对比了径向轮缘密封的封严效率。研究表明:4种封严冷气量下的1.5级燃气涡轮动叶和静叶间径向轮缘密封的外腔封严效率随着冷气量的增加而增加,内盘腔的时均封严效率大于0.9。受动盘旋转泵吸效应影响,动盘侧封严效率相对大于静盘侧。转静盘腔受密封间隙处两个较小尺度和外腔中两个较大尺度Kelvin-Helmholtz不稳定旋涡影响,导致轮缘密封间隙内流场非定常特性明显,不同周向位置出现不同的燃气入侵和冷气出流现象。转静盘腔内旋涡强度和涡核位置随时间和冷气流量的变化而发生改变,引起轮缘密封间隙处燃气入侵和冷气出流状态的相互转换。封严冷气出流与端壁二次流掺混导致对下游静叶的影响主要集中在前缘位置。

关键词:燃气涡轮;;轮缘密封;;非定常流动;;封严效率;;数值模拟

基金资助:国家科技重大专项(J2019-Ⅱ-0010-0030)~~