机械工程学报

作者：李琛玺, 郭鹏程

单位：西安理工大学水利水电学院动力工程系 西安 710048

关键词：高负荷涡轮,动叶叶顶,结构参数,性能,换热系数；

基金：国家自然科学基金青年科学基金(52306051)、国家自然科学基金面上(52479087)和陕西省自然科学基础青年(2023-JC-QN-0412)资助项目。

为改善高负荷涡轮动叶叶顶气热性能，且针对级环境复杂工况下叶顶设计参数的影响机制不清晰，提出涡轮动叶叶顶新型设计，并在级环境下开展不同叶顶构型设计的气热性能研究，同时深入分析关键构型参数对气热性能的影响机制。具体研究如下：首先，建立凹槽叶顶压力面侧垂直肩壁构型(Shelf叶顶)与倾斜肩壁构型(Incline叶顶)两种叶顶构型设计。其次，详细的气热分析表明，相较于传统的凹槽叶顶设计，Shelf叶顶的泄漏量与主流的质量流量比相对增加9.24%，气动效率下降0.106%，平均换热系数略有增大；Incline叶顶的泄漏量与主流的质量流量比相对减小6.73%，效率增加0.155%，且总平均换热系数相对降低3.90%。进一步，探究关键叶顶构型参数知，增加叶顶凹槽深度均会改善两种构型叶顶的气动性能，但对两种构型叶顶的换热性能影响不一致；而增加构型平台的宽度，仅会改善Incline构型叶顶的气热性能。综上，构建了高负荷涡轮叶顶新构型设计，揭示了新构型下凹槽深度、构型平台宽度与叶顶气热性能的交互影响机制，为改善叶顶气热性能指明了优化方向。

来源：2025年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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