Departmental Bulletin Paper 超高負荷軸流タービン直線翼列内の翼端漏れ流れの挙動

辻田, 星歩  ,  金子, 雅直

Description
ガスタービンを構成するタービン翼の高負荷化は、翼枚数および段数の削減により、その小型軽量化を可能にする。タービン翼の高負荷化を図る設計方法の一つに翼転向角の増加があるが、翼端漏れ渦を含む二次流れの増強による損失増加を引き起こす。本研究では高転向角160°を有する超高負荷タービン直線翼列に対して、翼端間隙高さが翼端漏れ渦の挙動およびそれに起因する損失生成に与える影響について、数値解析的手法により調査した。その結果、漏れ渦に起因する損失は馬蹄形渦や流路渦に比べて高く、また、翼端間隙高さの増加に伴う漏れ渦の翼負圧面からの離脱距離の増加は、翼列出口での流れ角のアンダーターン傾向を強め、膨張率を低下させることを明らかにした。
In this study, the computations were performed for the flows in an ultra-highly loaded turbine cascade (UHLTC) with high turning angle of 160 degrees in order to clarify the effects of the tip clearance size on the behavior of tip leakage flow and the associated loss generation. The computed results clarified that the loss caused by the tip leakage vortex was higher than those by the horseshoe vortex and the passage vortex. The increase of tip clearance size enhanced the separation of the leakage vortex from the blade suction surface, and consequently decreased the expansion ratio by the decrease of the cascade outlet flow angle.
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