燃气透平轮缘密封流动特性和气动性能

轮缘密封是二次空气系统的重要组成部分，能有效抑制燃气入侵盘腔，但过量的封严冷气进入主流会显著影响透平气动性能。采用数值求解三维非定常雷诺时均纳维斯托克斯(URANS)方程组和剪切应力传输(SST)k-ω湍流模型的方法研究了燃气透平轮缘密封流动特性和气动性能。数值模拟得到的轮缘密封封严效率与实验数据吻合良好，验证了数值计算方法的可靠性。研究了3种封严冷气量下的透平轮缘密封的封严效率和气动性能，分析了透平静动盘腔的流场结构和燃气入侵与冷气出流特性。仿真结果表明：在所研究的3种封严冷气流量下，轮缘密封内腔完全封严，较小的封严冷气流量能使末级透平轮缘密封达到较高封严效率；在最小冷气流量时外腔动盘面平均封严效率比静盘面高4.4%。对于末级透平，主流周向压力不均匀分布导致的外环诱导入侵占主导，且动叶前缘附近压力场对燃气入侵的影响大于静叶尾迹压力场。封严冷气质量流量比每增大1.0%,透平级总总效率降低约1.0%,相对动盘壁面封严效率的影响，封严冷气流量对动叶气动性能的影响更大；出流冷气的流动方向相对主流在切向上滞后，使掺混气流以负攻角冲击动叶吸力面前缘，吸力面前缘压力增大。该工作可为轮缘密封流动特性...