王祥鋒，顏培剛，黃洪雁，韓萬(wàn)金

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

汽輪機(jī)靜葉柵變沖角性能的實(shí)驗(yàn)研究

王祥鋒，顏培剛，黃洪雁，韓萬(wàn)金

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

為了研究亞臨界600MW汽輪機(jī)高壓第九級(jí)靜葉葉柵的變沖角氣動(dòng)特性，為高壓靜葉葉片設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)原型和改型兩套環(huán)形葉柵在低速風(fēng)洞中進(jìn)行了不同沖角工況下的吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改型葉柵降低了葉柵的流動(dòng)損失，具有更好的變沖角特性。

汽輪機(jī)靜葉柵；彎葉片；沖角；氣動(dòng)性能；風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

0 引 言

沖角變化不僅影響到汽輪機(jī)葉柵的葉型損失［1］，而且對(duì)葉柵流道內(nèi)二次流損失有很大影響［2］。眾所周知，汽輪機(jī)葉柵不可能始終工作于設(shè)計(jì)工況，在實(shí)際運(yùn)行中沖角會(huì)經(jīng)常改變，因此對(duì)不同沖角條件下的汽輪機(jī)葉柵的氣動(dòng)性能進(jìn)行研究，將會(huì)更全面認(rèn)識(shí)葉柵內(nèi)的流動(dòng)損失機(jī)理，為汽輪機(jī)葉柵的重新設(shè)計(jì)提供必要的理論依據(jù)。

透平葉柵“后部加載”的概念是20世紀(jì)80年代國(guó)外首先提出的［3］，與傳統(tǒng)的透平葉柵速度分布規(guī)律相比，“后部加載”葉型葉柵的最大氣動(dòng)力負(fù)荷位置明顯移往下游方向，從而推遲了根、頂部端壁二次流的生成和發(fā)展，而且葉柵氣流在流道后半段膨脹加速，減小了根頂部邊界層氣流的堆積，使二次流損失降低。Hesketh［4］研究表明，后部加載葉型在比均勻加載葉型大一倍的沖角范圍內(nèi)能保持較高的流動(dòng)效率。Singh［5］所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，具有后部加載葉型的葉柵中存在良好的三維壓力場(chǎng)，在葉型吸力側(cè)與壓力側(cè)大部分區(qū)域?yàn)轫槈禾荻?、流道的前部與中部端壁橫向壓力梯度較小、徑向壓力分布均勻，因此二次流較弱，可以提高流動(dòng)效率1.5%。Weiss［6］給出的結(jié)論是均勻加載的二次流損失比后部加載的高25%，采用后部加載葉型，可以提高效率，而且較大范圍沖角適應(yīng)性使之適應(yīng)現(xiàn)代汽輪機(jī)變工況要求。馮子明等人［7］在環(huán)形葉柵低速風(fēng)洞中，對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)導(dǎo)向葉柵進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用吸力側(cè)最低壓力點(diǎn)位于90%軸向弦長(zhǎng)的后部加載葉型，顯著降低了流道內(nèi)的橫向壓力梯度，使端壁橫向二次流損失明顯下降。王定標(biāo)等人［8］對(duì)汽輪機(jī)葉型進(jìn)行了數(shù)值分析及優(yōu)化，結(jié)果表明：后部加載葉型的靜壓系數(shù)分布最佳，有效推遲了轉(zhuǎn)捩點(diǎn)位置，葉柵內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)狀況較好，明顯提高了氣動(dòng)性能，降低了葉型能量損失。

后部加載葉型作為一種先進(jìn)的技術(shù)，如何將其與葉片的彎扭相結(jié)合，使葉片既可以保持后部加載葉型的良好性能，又能發(fā)揮葉片彎扭的作用，在降低葉型損失、提高變工況性能的同時(shí)，更進(jìn)一步降低二次流損失，是一項(xiàng)值得深入研究的課題。本文對(duì)亞臨界600MW汽輪機(jī)高壓第9級(jí)靜葉片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，改型葉片采用了后部加載葉型，并在葉片根部進(jìn)行了彎扭聯(lián)合氣動(dòng)成型設(shè)計(jì)。

在哈爾濱工業(yè)大學(xué)大尺度低速扇形葉柵風(fēng)洞內(nèi)，對(duì)靜葉柵原型和改型兩套葉柵進(jìn)行了變沖角氣動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證原型及重新設(shè)計(jì)的靜葉的氣動(dòng)特性，考察兩套實(shí)驗(yàn)葉柵是否能夠應(yīng)用于實(shí)際有工況變化的汽輪機(jī)中。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)是在哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院推進(jìn)理論與技術(shù)研究所的低速環(huán)形葉柵風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行。圖1為實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞簡(jiǎn)圖。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集主要是由風(fēng)洞的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)完成。

圖1 環(huán)形葉柵風(fēng)洞及其葉柵裝置簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic of wind tunnel and cascade

流場(chǎng)參數(shù)測(cè)量使用的是五孔球頭探針，實(shí)驗(yàn)中采用非對(duì)向測(cè)量法，該方法在實(shí)際測(cè)量時(shí)操作簡(jiǎn)單，在保證測(cè)量精度的同時(shí)可以大大縮短測(cè)量時(shí)間，只是探針的校正與數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)中采用的壓力變送器型號(hào)為PM10－1－2－S－O，非線(xiàn)性精度0.1%，在溫度為－10℃～＋50℃工作環(huán)境下，誤差≤±2%；采用型號(hào)為DBW－2－B的二線(xiàn)制溫度傳感器，在0℃～＋50℃內(nèi)儀器精度為0.25℃。

1.2 誤差分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確取決于測(cè)量誤差的大小。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，產(chǎn)生測(cè)量誤差的因素很多，可歸納為：儀器誤差、使用誤差、人員誤差、環(huán)境誤差和方法誤差等。

對(duì)于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用的風(fēng)洞自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，五孔探針的定位角度誤差小于1°，測(cè)點(diǎn)的定位誤差為0.5mm。實(shí)驗(yàn)采用的位移機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的位移誤差為0.02mm，角度誤差為0.1°。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中壓力傳感器對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量若干次，記錄平均值，測(cè)量時(shí)壓力波動(dòng)不大，誤差主要來(lái)源于校準(zhǔn)系數(shù)的誤差。應(yīng)用誤差合成定律對(duì)各種可能考慮的誤差因素進(jìn)行綜合分析，近似地給出各個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量物理量的綜合極限誤差估算結(jié)果：壓力為0.4%、速度為0.8%、氣流角為0.25°。

1.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎玫氖莵喤R界600MW汽輪機(jī)高壓第9級(jí)靜葉片原型和改型兩套葉柵。原型葉柵為常規(guī)直葉柵，改型與原型比較變化之處在于，葉片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用了先進(jìn)的后部加載葉型，并在葉片根部進(jìn)行了彎扭聯(lián)合氣動(dòng)成型設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)使用的五孔球頭探針頭部直徑為Φ5mm，為滿(mǎn)足測(cè)量技術(shù)的要求，將實(shí)際渦輪靜葉柵幾何相似地放大2倍，作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀商讓?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖游缌鞯老嗤?。為消除邊界條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥龀缮刃稳~柵并采用盡可能多的葉片數(shù)，8片葉片，7個(gè)流道，測(cè)量中心流道。圖2和圖3分別給出了兩套葉柵的實(shí)驗(yàn)葉片和葉片型線(xiàn)。

圖2 原型葉柵實(shí)驗(yàn)葉片及葉片型線(xiàn)Fig.2 Test blade and blade profile of original design

圖3 改型葉柵實(shí)驗(yàn)葉片及葉片型線(xiàn)Fig.3 Test blade and blade profile of modified design

原型葉柵的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹饕獛缀闻c氣動(dòng)參數(shù)見(jiàn)表1。改型與原型不同的幾何與氣動(dòng)參數(shù)列于表2。

實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地測(cè)量了葉片表面靜壓場(chǎng)，在葉片表面上由0.1～0.9相對(duì)葉高每隔0.1相對(duì)葉高布置一排沿流向的靜壓測(cè)孔，共布置了9排。每排37孔，其中吸力面21孔，壓力面16孔。使用五孔探針測(cè)量了兩套葉柵柵前及柵后的氣動(dòng)參數(shù)沿葉高和節(jié)距的分布，兩套葉柵的測(cè)量站相同，柵前和柵后測(cè)量站位置分別位于－0.11和1.1相對(duì)軸向弦長(zhǎng)。

表1 原型葉片幾何與氣動(dòng)參數(shù)Table 1 Original blade geometry and aerodynamic parameters

表2 改型葉片幾何與氣動(dòng)參數(shù)Table 2 Modified blade geometry and aerodynamic parameters

在實(shí)驗(yàn)中，由壓力傳感器和溫度傳感器等測(cè)量?jī)x器采集得到原始數(shù)據(jù)，根據(jù)探針的校準(zhǔn)系數(shù)以及氣動(dòng)方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到研究所需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 葉柵實(shí)際來(lái)流沖角

實(shí)驗(yàn)中葉柵來(lái)流沖角的變化采用前置可調(diào)導(dǎo)葉來(lái)實(shí)現(xiàn)，可調(diào)導(dǎo)葉設(shè)計(jì)成導(dǎo)葉的前1／3位置固定不動(dòng)，導(dǎo)葉的后2／3可轉(zhuǎn)動(dòng)10°、－10°，再加上設(shè)計(jì)位置共有3種幾何出氣角。經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉葉柵氣流沿葉高的出氣角分布不同，從而獲得氣流對(duì)實(shí)驗(yàn)葉柵不同的沿葉高沖角分布。在敘述中稱(chēng)導(dǎo)葉在設(shè)計(jì)位置為0°沖角，在±10°位置為 ±10°沖角，以區(qū)分3種不同來(lái)流條件。

前置可調(diào)導(dǎo)向葉柵的下游氣流將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿~柵，因此可調(diào)導(dǎo)葉為實(shí)驗(yàn)葉柵提供了進(jìn)口流場(chǎng)。為了使進(jìn)口流場(chǎng)均勻化，可調(diào)導(dǎo)葉與實(shí)驗(yàn)葉柵必須拉開(kāi)一定的距離。本實(shí)驗(yàn)兩葉柵相距300mm，測(cè)量截面則設(shè)置在距可調(diào)導(dǎo)葉尾緣291.2mm，在實(shí)驗(yàn)葉柵上游－0.11相對(duì)軸向弦長(zhǎng)處。導(dǎo)向葉片的幾何進(jìn)氣角沿整個(gè)葉高為90°，這與來(lái)流相符。幾何出氣角沿葉高按上一級(jí)（即高壓第8級(jí)）動(dòng)葉出氣角設(shè)計(jì)，該出氣角對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)工況。然后導(dǎo)葉的尾部分別轉(zhuǎn)動(dòng)±10°，實(shí)現(xiàn)沖角的變化。由于沿導(dǎo)葉的壓力面與吸力面存在邊界層，在不同的沖角下引起不同的落后角，因此可調(diào)導(dǎo)葉的實(shí)際出氣角由測(cè)量決定，而實(shí)驗(yàn)葉柵的沖角就等于其幾何進(jìn)氣角與可調(diào)導(dǎo)葉實(shí)際出氣角之差，導(dǎo)葉所處3個(gè)角度位置時(shí)實(shí)驗(yàn)葉柵所對(duì)應(yīng)的實(shí)際沖角沿葉高的分布在圖4給出。

圖4 3個(gè)安裝位置下的沖角沿葉高的分布Fig.4 Incidence distributions along spanwise at three installation positions

2.2 葉片表面靜壓系數(shù)等值線(xiàn)分布

靜壓系數(shù)的定義為：

圖5～7給出了3個(gè)沖角下原型和改型葉柵葉片表面的靜壓系數(shù)等值線(xiàn)分布。0°沖角時(shí)，由壓力面上的靜壓等值線(xiàn)可以看到，氣流由前駐點(diǎn)向后先是膨脹較快，然后在10%～20%至80%～90%相對(duì)軸向弦長(zhǎng)的廣大區(qū)域緩慢膨脹，最后在尾緣附近迅速膨脹流出葉柵。在整個(gè)壓力面上靜壓等值線(xiàn)差不多是彼此平行并垂直上、下端壁，說(shuō)明在壓力面上的流動(dòng)幾乎全部是層流。原型與改型葉柵除了在前緣很小的局部區(qū)域外沒(méi)有大的差別。吸力面上的靜壓等值線(xiàn)表明，在吸力面上的流動(dòng)分為兩大區(qū)域：在吸力面前部，氣流均勻膨脹，靜壓等值線(xiàn)彼此平行并與端壁正交，為二維流動(dòng)區(qū)；在吸力面的后部，氣流進(jìn)入擴(kuò)壓流動(dòng)區(qū)，靜壓等值線(xiàn)自身或與端壁呈封閉狀態(tài)，形成三維分離區(qū)。端壁邊界層在橫向壓力梯度的驅(qū)動(dòng)下向該區(qū)域端壁角隅集聚，并在逆壓梯度的作用下迅速增厚、轉(zhuǎn)捩甚至分離，形成通道渦，渦心對(duì)應(yīng)該區(qū)的最低壓力點(diǎn)。最低壓力點(diǎn)距尾緣與端壁的遠(yuǎn)近表征通道渦的強(qiáng)弱。原型葉柵的二維流動(dòng)區(qū)占據(jù)吸力面面積的1／2不到，改型葉柵的二維流動(dòng)區(qū)的面積幾乎是吸力面面積的2／3。由靜壓等值線(xiàn)還可以看到，原型葉柵三維分離區(qū)中的低壓點(diǎn)位于距尾緣0.25軸向弦長(zhǎng)，距端壁0.1相對(duì)葉高。改型葉柵的三維分離區(qū)幾乎見(jiàn)不到最低壓力點(diǎn)。顯而易見(jiàn)，改型葉柵采用負(fù)沖角、后部加載葉型及葉片正彎推遲并削弱了吸力面上的三維分離。

將3種沖角下葉片表面靜壓系數(shù)等值線(xiàn)對(duì)比可知，在＋10°沖角條件下，在兩套葉柵壓力面進(jìn)口段都出現(xiàn)靜壓急劇下降接著又急劇升高。在－10°沖角條件下，在兩套葉柵的壓力側(cè)進(jìn)口段也能發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的壓力變化現(xiàn)象。在兩套葉柵壓力面的其余部分，沒(méi)有看到靜壓等值線(xiàn)隨沖角的變化。在改型葉柵的吸力面上，除進(jìn)口段外該面上的靜壓等值線(xiàn)在3種沖角條件下幾乎沒(méi)有差別。對(duì)于原型葉柵，其吸力面尾緣的三維分離區(qū)皆隨沖角的增加而向上游擴(kuò)展，其中＋10°沖角條件下三維分離區(qū)向上游擴(kuò)展的面積最大，這說(shuō)明改型葉柵相對(duì)原型對(duì)沖角的變化更不敏感。

2.3 出口截面總壓損失等值線(xiàn)

定義總壓損失系數(shù)為：

圖8給出了零沖角下原型和改型葉柵橫截面總壓損失等值線(xiàn)。兩套葉柵下游測(cè)量站的總壓損失系數(shù)等值線(xiàn)給出了典型的環(huán)形葉柵下游流動(dòng)圖譜：高損失區(qū)都集聚在上、下端壁及葉片尾流區(qū)，只不過(guò)改型葉柵與原型葉柵相比較，輪轂區(qū)的高損失區(qū)明顯降低，這是葉片在輪轂區(qū)附近采用正彎的結(jié)果。此外在葉柵下半葉展，改型的尾跡區(qū)明顯變瘦，等值線(xiàn)上的損失值減少。在外殼附近，兩套葉柵的流動(dòng)損失大抵相當(dāng)。

圖9與圖10表示在±10°沖角條件下兩套葉柵的總壓損失系數(shù)等值線(xiàn)。與圖8對(duì)比可知兩套葉柵具有類(lèi)似的下游流場(chǎng)：上通道渦的位置、尺度與其核心的損失值的大小相差不大，僅下通道渦改型葉柵比原型遠(yuǎn)離輪轂，其核心對(duì)應(yīng)的損失值減小，這說(shuō)明兩套葉柵在3種沖角條件下低能流體的徑向傳輸沒(méi)有大的差別。比較兩套葉柵下游流場(chǎng)的尾流區(qū)可以清楚地看到在±10°沖角條件下，改型葉柵的尾流區(qū)面積都明顯小于原型，特別是在輪轂區(qū)，這表明由于改型葉片在輪轂區(qū)采用了正彎，形成了局部負(fù)徑向壓力梯度，強(qiáng)化了輪轂區(qū)低能流體向主流的消散。

2.4 節(jié)距平均總壓損失系數(shù)沿葉高的分布

圖11（a）表示在零沖角條件下兩套實(shí)驗(yàn)葉柵出口截面節(jié)距平均總壓損失系數(shù)沿葉高的分布。沿葉高的損失分布曲線(xiàn)均為“C”型，沿著整個(gè)葉高，原型的葉型損失始終大于改型。為了改善變工況特性，原型葉片選擇較大前緣圓。此外，在零沖角條件下，原型葉柵實(shí)際在正沖角范圍內(nèi)工作，來(lái)流與更大尺度的前緣相互作用，產(chǎn)生較大的沖擊損失，并且在葉片吸力側(cè)進(jìn)口形成擴(kuò)壓段。原型葉柵為均勻加載，最低壓力點(diǎn)距尾緣較遠(yuǎn)，氣流由前緣至最低壓力點(diǎn)加速較急劇，葉型損失增加緩慢。由最低壓力點(diǎn)至尾緣，是氣流遭遇的第2個(gè)擴(kuò)壓段，雖然逆壓梯度較小，但擴(kuò)壓路徑較長(zhǎng)，流經(jīng)第一擴(kuò)壓段已增厚的邊界層可能發(fā)生轉(zhuǎn)捩與分離。在改型葉柵中情況則相反，葉型后部加載，前緣圓直徑較小，在零沖角條件下整個(gè)葉高在負(fù)沖角范圍工作，吸力側(cè)僅有一段較短的擴(kuò)壓段，在該段內(nèi)邊界層有可能增厚，但流動(dòng)馬上進(jìn)入葉柵下游。

圖11 出口截面節(jié)距平均總壓損失系數(shù)沿葉高分布Fig.11 Pitch－averaged total pressure loss coefficient distribution along span of blade cascade outlet section

圖11（b）和（c）表示在±10°沖角條件下原型與改型葉柵出口截面節(jié)距平均總壓損失系數(shù)沿葉高的分布。在3種沖角下兩套葉柵節(jié)距平均總壓損失系數(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)損失系數(shù)）沿葉高的分布曲線(xiàn)都基本成“C”型。渦動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為，以脹量場(chǎng)為主的流場(chǎng)節(jié)距平均損失沿葉高的分布曲線(xiàn)為“C”型。隨著沖角的增大，通道渦的強(qiáng)度、尺度增加，其核心位置離開(kāi)端壁，葉柵流場(chǎng)中的脹量下降，渦量升高。但是，由于本實(shí)驗(yàn)葉柵是靜葉柵，氣流折轉(zhuǎn)角較小，大約為73°，在＋10°沖角下大約為83°，流場(chǎng)仍以脹量為主導(dǎo)。

在分析葉柵中的流動(dòng)損失時(shí)常常把葉展中部的流動(dòng)損失看作是葉型損失。由圖11可見(jiàn)，沖角按0°、－10°和＋10°排列，葉型損失依次增大。在兩套葉柵的頂部，損失系數(shù)在相同的沖角下大小差不多相等。在不同的沖角下，損失系數(shù)值按－10°、0°、＋10°的沖角順序由小到大排列，這是因?yàn)樯隙吮跈M向二次流的強(qiáng)度就是按此順序由弱到強(qiáng)排列的。在輪轂區(qū)附近，由于原型葉柵在前半流道有較強(qiáng)的橫向壓力梯度并且沿整個(gè)流程差不多作用的都是正徑向壓力梯度，邊界層低能流體在輪轂區(qū)聚集比較嚴(yán)重，而改型葉柵在流道的前半部分有較小的橫向壓力梯度，在輪轂區(qū)附近采用正彎葉片積迭線(xiàn)，形成沿葉高的負(fù)徑向壓力梯度，驅(qū)動(dòng)輪轂區(qū)邊界層進(jìn)入主流，被主流帶走。因此在相同沖角下，改型葉柵在輪轂區(qū)附近的損失系數(shù)小于原型。

在圖12中給出質(zhì)量流量平均總壓損失系數(shù)隨沖角的變化，證實(shí)了改型葉柵比原型葉柵具有更良好的變沖角特性。如圖所表明的改型葉柵在－10°、0°和＋10°沖角條件下，分別將原型葉柵的流動(dòng)總損失降低8.7%、15.4%和19%。在原型葉柵中，沖角由0°變化至－10°或＋10°，總損失分別下降2.9%和增高13.7%，而在改型葉柵中，隨著沖角變化到－10°或＋10°，總損失分別增高4.8%和8.8%。顯而易見(jiàn)，改型設(shè)計(jì)不僅降低了總流動(dòng)損失，而且大大改善了葉柵的變沖角特性。

圖12 葉柵總損失隨沖角的變化Fig.12 Total loss change with incidence

3 結(jié) 論

在低速風(fēng)洞內(nèi)對(duì)原型和改型靜葉柵進(jìn)行了變沖角實(shí)驗(yàn)研究，得到了以下結(jié)論：

（1）改型設(shè)計(jì)不僅降低了總流動(dòng)損失，而且大大改善了葉柵的變沖角特性。

（2）改型葉柵葉片表面靜壓系數(shù)分布隨著沖角的改變變化不明顯，相對(duì)原型來(lái)說(shuō)改型葉柵對(duì)沖角的變化不敏感。

（3）改型葉柵輪轂區(qū)采用的正彎葉片積迭線(xiàn)，形成沿葉高的負(fù)徑向壓力梯度，在相同沖角條件下，改型葉柵在輪轂區(qū)域的葉型損失小于原型。

（4）葉柵尾流形狀隨著葉片積迭線(xiàn)形狀改變，改型葉柵尾流較原型葉柵尾流“瘦”，相應(yīng)的損失也小于原型。

［1］MAYLE R E.The role of laminar－turbulent transition in gad turbine engines［J］.ASME Trans.，J.Turbomachinery，1991，113：509－537.

［2］YAMAMOTO A，TOMINAGA J，MATSUNUMA T，et al.Detailed measurements of three－dimensional flows and losses inside an axial turbine rotor［R］.ASME paper 94－GT－348.

［3］MARCHAL P，SIEVERDING C H.Secondary flows within turbomachinery bladings［R］.AGARD－CP－469，1977.

［4］HESKETH J A，TRITTHART H，AUBRY P.Modernization of steam turbines for improved performance［C］.Symposium on Steam Turbine and Generator.1994.

［5］SINGH G，WALKER P J，HALLER B R.Development of three－dimensional stage viscous time marching method for optimization of short height stages［J］.Vdi Berchte NR，1995，1185：157－181.

［6］WEISS P，F(xiàn)OTTNER L.The influence of load distribution on secondary flow in straight turbine cascades［J］.ASME Journal of Turbomachinery，1995，117（1）：348－355.

［7］馮子明，韓萬(wàn)金，鐘兢軍.子午收縮導(dǎo)向葉柵氣動(dòng)性能

的實(shí)驗(yàn)研究［J］.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2008，22（1）：65－70.［8］王定標(biāo)，謝文，周俊杰.汽輪機(jī)葉型的氣動(dòng)性能三維數(shù)

值分析及優(yōu)化［J］.核動(dòng)力工程，2010，31（2）：98－102.

王祥鋒（1979－），男，黑龍江雙鴨山人，博士，講師。研究方向：葉輪機(jī)械氣體動(dòng)力學(xué)。通信地址：哈爾濱工業(yè)大學(xué)458信箱（150001），聯(lián) 系 電 話(huà)：045186413243；13836017128；E－mail： wxf6046516 ＠gmail.com

Experimental investigation of aerodynamic performance of a turbine static cascade at different incidence

WANG Xiang－feng，YAN Pei－gang，HUANG Hong－yan，HAN Wan－jin
（School of Energy Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China）

To investigate the aerodynamic performance at different incidences of the high pressure static blade cascade used in the 9th stage of the 600MW sub－critical steam turbine，experiments in a low speed wind tunnel were carried out for the two sets of annular turbine cascades（the original and modified ones）under three different incidences，which is to provide basis for the design of high pressure static blade.The experimental results show that the modified stator cascade can reduce the flow loss and has better incidence performance compared with the original one.

turbine static cascade；curved blade；incidence；aerodynamic performance；wind tunnel test

TK26；V211.7

A

1672－9897（2011）06－0066－06

2010－11－10；

2011－08－30

國(guó)家自然科學(xué)基金（50706009）