本文采用分区、并行计算方法求解二维Euler方程,对1.5级透平叶片排内的非定常流场干涉进行了数值模拟,并探讨了透平叶栅静叶周向布局对透平级性能的影响.计算结果表明,本文的处理和计算方法是合理有效的,并且发现存在静叶最佳周向布局,此时透平级的性能最好.本文所得结论对于透平级的优化设计是有意义的.

为研究叶片流道内旋涡的产生与运动,测量了某一叶片的流场,考察了其流场的对称性、周期性和其他特性,校验了实验设备和测试手段的精确性,特别对旋涡运动的机理及旋涡与能量损失间的关系进行了探讨,并显示了产生、发展的具体过程.本文对此作了介绍.

本文根据叶栅内部二次流形成和发展的机理,应用级数函数建立了一种非轴对称端壁成型方法.采用三维时均可压缩N-S求解程序,对采用非轴对称端壁造型的某一后加载亚音速直列叶栅进行了数值研究,分析讨论了非轴对称端壁对叶栅内二次流的影响.计算结果显示:非轴对称端壁可有效地抑制和延迟通道中马蹄涡、通道涡的生成和发展,造型后叶栅内二次流损失减少了1%,效率提高了0.73±0.24%.

本文报告了对一种具有常规直叶片和弯曲角分别为+10°,+20°及+30°的弯曲叶片的透平静叶栅的叶片表面静压分布进行实验测量的结果,分析了叶片正弯曲对叶栅叶片气动特性的影响.结果表明对于该典型低展弦比小折转角的透平静叶栅,采用正弯曲叶片在叶片吸力面建立了一个沿叶高方向的"C"形静压分布,但并没有提高叶栅气动效率.

为提高叶栅的气动性能提出基于能量法的叶栅自动设计参数化方法结合自适应差分进化算法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes （RANS）方程求解技术提出适用于透平叶栅气动优化设计的自动气动优化算法。以总压恢复系数最高为目标函数在满足流量和出口气流角约束条件下利用提出的气动优化算法对一小展弦比后加载叶栅进行了自动气动优化设计。优化后叶栅的总压恢复系数提高了0.7%叶栅的气动性能明显提高。优化结果表明该算法具有良好的优化性能和应用前景。