Details

В современных газотурбинных установках присутствует периодическая нестационарность потока, обусловленная наличием неподвижных и вращающихся лопаточных решеток и их аэродинамическим взаимодействием. Указанная нестационарность вызывает переменность аэродинамических сил, действующих на рабочие лопатки, снижает их вибрационную надежность, и приводит к дополнительным потерям кинетической энергии потока. Цель работы – на основе численного исследования аэродинамических характеристик турбинных ступеней выработать рекомендуемые диапазоны безразмерных геометрических параметров – с точки зрения снижения возбуждающих вибрации лопаток нестационарных нагрузок и минимизации потерь кинетической энергии (т. е. максимизации уровня внутреннего КПД турбины). В частности, исследовалось влияние относительной высоты лопаток, отношения шагов лопаток, и clocking-эффект в конкретной осевой турбинной ступени.

In modern gas turbine engines, there is a periodic unsteady flow due to the presence of stationary and rotating blade rows and their aerodynamic interaction. The specified nonstationarity of the flow causes variability of aerodynamic forces acting on the rotor blades, reduces their vibration reliability, and leads to additional losses of kinetic energy of the flow. The aim of the work is to develop the recommended ranges of dimensionless geometric parameters on the basis of a numerical study of the turbine stages aerodynamic characteristics — from the point of view of reducing unsteady blade forces exciting blade vibrations and minimizing kinetic energy losses (i.e. maximizing the level of internal turbine efficiency). In particular, the effects of blade aspect ratio, blade count ratio, and the clocking effect in a particular axial turbine stage were investigated.