涡轮转子部分冠泄漏损失特性

在航空发动机和燃气轮机中，为减少间隙泄漏损失和减小叶片振动，在条件许可的情况下，现代涡轮一般将转子叶片设计成顶部带冠的结构。但该结构也带来了间隙内流动掺混增强、叶片表面积增加引起冷却困难等问题，从而影响涡轮乃至发动机的长时间可靠运行。因此，开展带冠叶尖泄漏流动机理研究，并对叶冠结构进行优化，一直是近年来业界的重点研究方向之一。

经过多年的研究，业界已深入理解了叶冠泄漏流动特征和泄漏损失形成机理，并进一步开展了叶冠泄漏流动控制方法研究，主要包括常规叶冠几何参数精细化设计、常规叶冠布置导流器、采用部分冠结构等。前两种方法均是通过减小叶尖端区局部动量掺混，实现泄漏损失控制。后者综合考虑了气动、换热和结构强度等多方面因素，具有良好的工程应用前景。但由于部分冠改变了叶冠容腔进口形状，增大了容腔进口面积，气动损失反而会有所增加，其对叶尖泄漏损失的控制效果仍有待提高。

本期《涡轮转子部分冠泄漏损失特性分析》一文，利用数值模拟方法，在涡轮叶栅环境下对比分析了几种部分冠结构的气动性能，明确了部分冠的泄漏损失来源，并进一步讨论了不同气动条件下部分冠的泄漏损失特性，可为部分冠的结构设计提供参考。