涡流发生器对低压透平叶片流动分离的控制研究

"低压透平叶片流动分离主动控制的数值研究 (2010年)" 本文是一篇工程技术领域的学术论文，作者通过数值模拟方法探讨了如何有效地控制低压透平叶片的流动分离现象。研究中，作者采用了基于Langtry-Menter转捩模型的Menter SST两方程模型，该模型是解决三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程的一种方法，旨在深入理解雷诺数(Re)和来流湍流强度(IFSTI)对Pak-B低压透平叶片吸力面流动特性的影响。 研究表明，Menter SST模型在预测低压透平叶栅内的流动特性方面表现良好，可以准确识别叶片吸力面上的流动分离和再附位置。随着雷诺数和来流湍流强度的增加，叶片吸力面上的流动分离显著减少。这揭示了Re和IFSTI这两个参数对流动分离控制的重要性，它们可以通过改变流动条件来减少分离现象，从而提高透平效率。 在低Re和IFSTI条件下，作者进一步分析了涡流发生器（VGJ）作为主动控制手段的效果。结果显示，VGJ的引入能有效抑制乃至消除低雷诺数下的叶片吸力面流动分离，同时减少总压损失和尾迹宽度。涡流发生器通过吹气来改变边界层流动，从而影响分离区的形成和发展。然而，控制效果受吹气比的影响，吹气比过小无法有效抑制分离，而过大则可能导致射流与主流掺混，增加流动损失。在吹气比为2时，VGJ的流动控制效果最佳，能将总压损失降低45%相比无控制情况。 关键词包括流动分离控制、涡流发生器、低压透平叶片以及数值模拟，这些都指向了研究的核心内容。文章的中图分类号V231.3可能指的是动力机械及工程领域，文献标志码A表示该论文为学术研究型文章。这项工作为理解和改善低压透平叶片的性能提供了有价值的理论依据和控制策略，有助于提升涡轮机的运行效率。