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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
