脉冲射流抑制叶栅二次流损失的数值研究

赵 树， 陈 榴， 戴 韧

(上海理工大学 能源与动力工程学院， 上海 200093)

在低展弦比透平叶栅中，端壁二次流带来的流动损失约占总损失的1/3以上[1]，其中前缘马蹄涡与通道涡[2]为二次流损失的主要组成部分。针对端壁二次流的多种被动流动控制方法[3-4]已得到大量应用。由于被动流动控制方法依靠改变透平叶栅的物理结构来改变内部流场的流动特性，其单一的运行工况与复杂的造型方法使得该控制方法存在一定局限性。这促进了流动控制方法的创新，使其向着射流这一主动流动控制方式的方向发展。

McAuliffe等[5]在低压透平的吸力面侧开设了一个吹槽，证明在低雷诺数和低湍流度下槽吹有助于抑制吸力面的流动分离，高湍流度下则无明显效果。虽然槽吹是一种非常有效的主动流动控制方式，但也是消耗射流质量流量最多的方式。Hansen等[6]在平板层流边界层注入稳态射流，发现有角度的射流更能带动低动量流体转变为高动量流体，也更有利于减少边界层的流动分离。Sondergaard等[7]将射流应用于低压透平的吸力面侧，在低雷诺数条件下射流可显著抑制吸力面边界层分离；在高雷诺数条件下没有产生显著的不利影响。相比于槽吹，稳态射流可以减少所需射流的质量流量[8]。随着稳态射流在透平叶栅的应用，一部分研究[9-11]将射流孔开设在吸力面侧，主要用于抑制吸力面侧的流动分离进而减少透平叶栅的总压损失；另一部分研究[12-14]则将射流孔布置在端壁上，主要用于端壁低动量流体的去除或者激励其为高动量流体，进而改变通道涡的发展路径，减少角区分离。……