针对一种可以极大提高涵道比的新型气驱附加涵道风扇结构开展研究,采用数值模拟手段分析其核心部件叶尖涡轮的能量损失构成和流动特征,初步探究了中弧线的设计规律,为后续发展这种结构奠定理论基础。研究发现:该叶尖涡轮在低稠度下主要能量损失的是叶型损失,占到总损失的70%,其损失量是常规稠度下叶型损失的5倍;叶背处产生的大面积分离涡是其叶型损失的主要来源,载荷前移时,吼道位置随着稠度降低渐渐推出流道是其主要流动特征。基于这一特点,将中弧线最大挠度位置前移能有效地提高叶尖涡轮的效率和能量提取率。

蒸汽轮机高压级涡轮多为低展弦比直叶型设计，此类涡轮的二次流损失占整个流动损失的比重较大，现在的设计技术能够较好地设计出优秀的S1面叶型，但较难把握全三维的二次流损失。文中通过对单级某高压级涡轮导叶的优化设计改型，得到了较好的控制二次流损失的全三维直叶型。结果表明：最优全三维直叶型不是最优S1面叶型，二次流损失在流动中比重较大，设计中不容忽视：采用优化设计的方法，能够非常有效地提供最优直叶型，缩短设计周期。