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叶栅气动特性

/aerodynamic characteristics of blades/
条目作者付忠广

付忠广

最后更新 2022-12-23
浏览 117
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基于空气动力学理论和实验的方法,着重于表示叶栅内能量损失的特性。

英文名称
aerodynamic characteristics of blades
所属学科
工程热物理及动力工程

可以用速度系数表示喷嘴和动叶流道内汽流速度的损失份额,也可以用能量损失系数来衡量蒸汽在汽流通道中能量损失的份额,还可以用喷嘴或动叶的总压力损失系数来表示叶栅的能量损失。

理解叶栅周围汽流的运动有助于计算作用在叶栅上的力和力矩。设计叶栅会非常关心叶栅的气动特性。当蒸汽流经汽轮机叶栅时,由于汽流黏性的作用,在叶片的固体壁面、汽流通道的上下壁面上会形成一层极薄的附面层(又称边界层)。叶片壁面附面层(图1)的流态性质、厚度分布以及附面层的分离等决定了叶栅的叶型损失,端部附面层内的摩擦损失和二次流损失(图2)构成了叶栅损失。

图1 叶片壁面附面层图1 叶片壁面附面层

图2 汽流通道内的二次流图2 汽流通道内的二次流

冲动式叶栅和反动式叶栅的压力分布曲线不一样。反动度较小的冲动式叶栅转折角和厚度较大,内弧的压力和比背弧的压力大得多,其横向压力梯度比具有较大反动度的反动式叶栅大。该横向压力梯度使端部附面层内的流体微团从内弧向背弧的横向流动趋势增强。同时,由于冲动式叶栅的背弧出口部分,存在较大的扩压区,使背弧的附面层增厚、附面层分离较为严重,它和横向流来的端部附面层汇合后形成比较强烈的双旋涡,造成较大的能量损失。

另一方面,冲动式叶栅的通道收敛度较小,汽流的加速性较差,不仅增加了端部附面层内的摩擦损失,同时也强化了二次流。因此,冲动式叶栅的损失会较反动式叶栅的损失大。

  • 黄树红.汽轮机原理.北京:中国电力出版社,2008.

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