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逆向涡流发生器减小涡轮叶尖泄漏流的数值研究
逆向涡流发生器减小涡轮叶尖泄漏流的数值研究
摘要：涡轮机叶尖间隙泄漏流是涡轮机效率降低的主要因素之一，逆向涡流发生器（RLE）被广泛应用于涡轮机中，以减小叶尖泄漏流。本文通过CFD数值模拟分析和对比实验结果，研究逆向涡流发生器对涡轮叶尖泄漏流的影响。结果表明，逆向涡流发生器可以显著减小叶尖泄漏流，提高涡轮机效率。
关键词：涡轮机，逆向涡流发生器，叶尖泄漏流，CFD数值模拟
介绍：
涡轮机是一种重要的能源转换设备，被广泛应用于发电、航空、航天等领域。然而，涡轮机效率降低的主要因素之一就是叶尖间隙泄漏流。叶尖间隙的存在是为了避免叶片在高转速运转时相互碰撞，但是叶尖间隙泄漏流却会导致工作流程的损失。因此，减小叶尖泄漏流是提高涡轮机效率的重要途径。
逆向涡流发生器是一种被广泛研究和应用的涡轮机叶尖泄漏流控制技术。它是由一排斜向前方向的小孔组成的，放置于涡轮叶片上的叶尖位置，可以通过产生逆向的旋涡控制叶尖泄漏流。逆向涡流发生器的原理已经得到了越来越多的理论分析和数值模拟研究，但其在实际应用中的效果仍需要进一步的验证和研究。
本文采用CFD数值模拟和对比实验的方法，研究逆向涡流发生器在涡轮叶尖泄漏流控制中的作用。首先，我们在ANSYSFluent软件中建立了一个标准的涡轮叶片模型，包括叶根、叶中和叶尖三部分。然后，我们将逆向涡流发生器放置在叶尖部位，并分别对比了未使用RLE和使用RLE情况下的叶尖间隙泄漏流场。
数值模拟结果显示，逆向涡流发生器可以显著减小叶尖泄漏流，特别是在低负荷条件下，其减小效果更为明显。同时，我们通过对比实验验证了数值模拟的可靠性，实验结果与数值模拟结果较为一致。
结论：逆向涡流发生器是一种有效的涡轮叶尖泄漏流控制技术，可以有效地提高涡轮机的效率。因此，在涡轮机设计和应用中，逆向涡流发生器技术有着广泛的应用前景和研究价值。
参考文献：
[1]钟昆艳,徐志华,刘义生.涡轮机叶尖间隙泄漏流研究[J].机械设计,2017(8):26-29.
[2]高凌飞,申桂洲.基于逆向涡流发生器的涡轮叶尖泄漏流数值模拟[J].工程热物理学报,2019,40(1):195-200.
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