以某型动力涡轮为研究对象,利用ANSYS-CFX软件对其进行数值模拟,分析其总体性能与内部流场。基于造型软件BladeGen对气动性能较差的第二级静叶进行拟合,获得参数化模型,针对原型流场的不良特性进行叶型优化设计与全三维通流计算。结果表明该反力式涡轮的设计思想是使气流以较大负攻角流入叶栅,从而抑制叶片附面层增厚。相比于原型,优化后第二级静叶流场内的表面静压分布与马赫数分布明显改善,涡轮的总静效率提升了0.307%。本研究可为动力涡轮的气动设计与优化提供参考。

对某燃机高压涡轮导叶冷却结构进行分析,采用气热耦合计算方法对叶片复杂结构的内外流场和温度场进行了数值模拟,并对叶片的换热效果进行了分析。

在亚音速叶栅风洞试验台上对某重型燃机静叶型进行了风洞试验,采用5孔测量方法,测量了静叶根、中、顶3个截面叶型在3个冲角下的流场气动参数。通过实验数据处理得到了型面静压系数、出口气流角、总压损失系数随冲角及叶高变化的规律,实验结果表明该静叶栅具有良好的气动性能和很强的负冲角适应性。

为了评估透平高温转子叶片的使用寿命,需通过热疲劳试验,在试验状态下确定叶片出现疲劳裂纹的循环次数,考核高温透平转子叶片的抗冷热冲击能力。该次试验通过扇形叶栅热冲击试验,试验叶片分为带涂层和不带涂层两种考核叶片,最终验证涂层需要进一步进行改进喷涂工艺,叶片基体材料无裂纹。