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1、第31卷第12期航空學(xué)報(bào)V01.31No.122()lO年12月ACTAAERONAUTICAETASTR()NAUTICASINICADec.2010文章編號(hào):1000—6893(2010)12-2332—10帶脈沖式渦流發(fā)生器的低壓透平葉片流動(dòng)控制數(shù)值模擬劉小民,周海洋(西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力T程學(xué)院,陜兩西安710049)NumericalSimulationofLow-pressureTurbineBladeFlowControlwithPulsedVortexGeneratorJetsLiuXiaomin,Zhou
2、Haiyang(SchoolofEnergyandPowerEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China)摘要:基于Langtry—Menter轉(zhuǎn)捩模型的SST兩方程模型。通過(guò)數(shù)值求解三維非定常雷諾時(shí)均Navier-Stokes方程,詳細(xì)研究了脈沖式射流渦流發(fā)生器(pulsedVGJs)對(duì)Pak—B低壓透平葉片吸力面流動(dòng)分離的影響.揭示了pulsedVGJs流動(dòng)控制機(jī)理以及脈沖頻率和占空系數(shù)在流動(dòng)分離控制過(guò)程中的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明。pulsedVGJs的引
3、入能夠有效抑制甚至消除低雷諾數(shù)條件下葉片吸力面上的流動(dòng)分離。減小總壓損失和尾跡寬度。在pulsedVGJs流動(dòng)控制中,存在最佳射流參數(shù)(脈沖頻率廠和占空系數(shù)19(3)以獲得最大程度的流動(dòng)控制效果。當(dāng),一10Hz,DC=0.5時(shí),pulsedVGJs流動(dòng)控制效果最佳,相對(duì)于無(wú)pulsedVGJs控制時(shí)總搓損失減少了58%。關(guān)鍵詞:流動(dòng)分離;流動(dòng)控制;渦流發(fā)生器;低壓透平葉片;數(shù)值模擬中圖分類(lèi)號(hào):V231.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:BasedonanSSTturbulencemodelcoupledwithaLangtr
4、y—Mentertransitionmodel,three-dimen—sionalviscousunsteadyReynolds—averagedNavier-Stokesequationsaresolved,andtheeffectofpulsedvortexgeneratorjets(pulsedVGJs)ontheflowseparationonthesuctionsideofaPak_Blow—pressureturbine(LPT)bladeisinvestigatednumerically.Theflowcon
5、trolmechanismofpulsedVGJsisrevealed.Theinherentrele—vancebetweenthepulsefrequencyanddutycycleisdemonstratedfromtheflowsimulationsofalow—pressureturbinebladewithpulsedVGJs.ThenumericalresultsindicatethatpulsedVOJscaneffectivelysuppressore—yeneliminateflowseparationo
6、nthebladesuctionsideunderlowReconditions.Thetotalpressurelosscoeffi-cientandwakewidtharealsoreducedevidently.ForpulsedVGJs,thereisareasonablepulsefrequency(,)anddutycycle(DC)toachievetheoptimalflowcontroleffectiveness.ComparedtothecasewithoutpulsedVGJs,thetotalpres
7、surelosscoefficientisreducedby58%whenpulsedVGJswith,=10HzandDC=0.5isused.Keywords:flowseparation;flowcontrol;vortexgeneratorjet;low-pressureturbineblade;numericalsimula—tion渦流發(fā)生器(VortexGeneratorJets,VGJs)作為一種具有主動(dòng)流動(dòng)控制潛力的流動(dòng)控制方式,可以隨流動(dòng)狀態(tài)的變化進(jìn)行適時(shí)的控制調(diào)節(jié)。當(dāng)不需要進(jìn)行流動(dòng)控制時(shí)可以及時(shí)關(guān)閉VG
8、Js,避免產(chǎn)生額外的附加損失。同時(shí)成熟的葉片氣膜冷卻制造技術(shù)的發(fā)展也為VGJs的應(yīng)用提供了良好的研究基礎(chǔ)。近些年來(lái),正是由于脈沖式渦流發(fā)生器(pulsedVGJs)在流動(dòng)控制中的優(yōu)異表現(xiàn),受到愈來(lái)愈多的關(guān)注,國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者正在積極開(kāi)展基于pulsedVGJS流動(dòng)控制的研究。收稿日