Studies Revealing Mechanism of 3D Unsteady Flow Effects in Turbomachines upon Aerodynamic Performance and Development of Performance Control Methods

研究揭示涡轮机中 3D 非定常流动效应对气动性能的影响机制以及性能控制方法的发展

• 批准号: 20560145
• 负责人: FUNAZAKI Ken-ichi
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20560145/
• 关键词: 流体機械; タービン段; 非定常効果; 制御; タービン; 内部流れ; 非定常性; 実験; 流れ解析; 二次流れ; 高効率化; ターボ機械; 非定常; CFD; 損失; 非定常流; 回転試験機

This paper presents an experimental study and numerical simulation of the unsteady flow mechanisms in a single stage axial flow turbine which is simulated the LP turbine airfoils. The target of this study is to verify the influence of the purge flow from the Rim-seal cavity on the flow field in the rotor passage, which leads to changes of the secondary flow behavior especially in the rotor hub region. To observe the unsteady flow pattern at rotor downstream, detailed 3-D unsteady measurements using a slant-type hot wire probe is performed. The result of unsteady measurement observed the secondary flow and the leakage flow in the tip region without the purge flow as well as the steady flow measurement with 5-hole probe. A three-dimensional, time-dependent numerical simulation shows the unsteady flow interactions between the main flow and purge flow.

本文以低压涡轮翼型为模拟对象，对单级轴流涡轮的非定常流动机理进行了实验研究和数值模拟。本研究的目的是验证来自缘封腔的吹扫流对转子通道内流场的影响，从而导致转子轮毂区域二次流行为的变化。为了观察转子下游的非定常流态，采用倾斜式热丝探头进行了详细的三维非定常流态测量。非定常测量结果观察了不含吹扫流的叶尖区域的二次流和泄漏流，以及5孔探头的定常流量测量。三维随时间变化的数值模拟显示了主流和吹扫流之间的非定常流相互作用。

项目成果

Influences of Axial Gap between Blade Rows on Secondary Flows and Aerodynamic Performance in a Turbine Stage(Published in DVD)

涡轮级叶片排轴向间隙对二次流及气动性能的影响（以DVD形式出版）

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proceedings of IGTI
• 作者: Yamada;K.;Funazaki;K.;Kikuchi;M.;Sato;H.
• 通讯作者: H.

単毅軸流タービン内部流の非定常性と空力性能に関する研究(動静翼間隔の効果)

单轮轴流式水轮机内流非定常性及气动性能研究（动、静叶片间距的影响）

• 发表时间: 2008
• 作者: 船崎健一;山田和豊;菊池護;渥美秀勝
• 通讯作者: 渥美秀勝

タービン回転試験機による航空エンジン低圧タービンの高効率化に関する研究

利用涡轮旋转测试仪提高航空发动机低压涡轮效率的研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 村上敬;間野大樹;日比裕子;佐々木信也;船崎健一,千田麗太,分銅克,菊池護,浜辺正昭
• 通讯作者: 船崎健一,千田麗太,分銅克,菊池護,浜辺正昭