机匣运动下不同叶顶涡轮叶栅气热性能研究

燃气涡轮动叶叶顶结构对跨叶顶的间隙泄漏和叶顶传热性能有着重要影响.采用实验和数值模拟方法对比研究了平顶、凹槽和拓扑优化3种不同叶顶结构的涡轮叶栅气动和叶顶传热性能.实验中,采用旋转的大转盘模拟机匣平移运动.实验结果表明:在大转盘旋转条件下,相比于平顶叶栅,凹槽叶顶实验得到的平均换热系数降低了19.07％,拓扑优化叶顶下降了1.53％.数值模拟结果显示,从叶顶压力面至吸力面"上凸-下凹-上凸"的拓扑优化结构有效地减小了超音速区域,凹槽叶顶在凹槽内的流体均以亚音速流动,相比于平顶叶栅,凹槽叶顶和拓扑优化叶顶叶栅出口质量平均总压损失系数分别减少5.38％和5.44％.