Experimental and numerical investigation of the flow field in a linear turbine cascade including tip clearance effects

• Autorzy: Willinger R. , Haselbacher H.

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne i numeryczne pola przepływu w liniowej kaskadzie turbiny przy uwzględnieniu efektów luzu wierzchołkowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents details of an investigation of the three-dimensional flow field in a linear turbine cascade with the tip gap. The cascade geometry corresponds to the tip section of a moving blade row of a gas turbine of recent design. Five tip gap widths, including the case of zero gap width, have been investigated experimentally. A five-hole pressure probe was traversed immediately downstream of the trailing edge plane. The measurement results indicate a tip leakage vortex. Further work concerned the computation of the cascade flow field with a finite-element based Navier-stokes solver. The k/e-model was used to account for the turbulent behaviour of the flow. The inlet boundary conditions - mean and turbulence quantities - were adopted from the measured inlet flow field. The computational method is able to predict the essential features of the three-dimensional flow field qualitatively. The spatial location of the tip leakage vortex is predicated quite well, but its strength is underpredicted.

PL

Artykuł prezentuje badania trójwymiarowego pola przepływu w liniowej kaskadzie turbiny ze szczeliną wierzchołkową. Geometria kaskady odpowiada części wierzchołkowej poruszającego się układu łopatkowego turbiny gazowej nowoczesnej konstrukcji. Pięć szczelin wierzchołkowych, wliczając w to szczelinę o szerokości zero, przebadano eksperymentalnie. Sonda ciśnieniowa z pięcioma otworami przemieszczana była tuż za płaszczyzną krawędzi spływu. Wyniki eksperymentu wskazują na obecność upływowego wiru wierzchołkowego. Dalsza praca związana była z obliczeniami numerycznymi pola przepływu przez kaskadę przy użyciu solwera równań Naviera-Stokesa, w oparciu o metodę elementów skończonych. Modelowanie przepływu turbulentnego przeprowadzono przy pomocy modelu k - e. Warunki brzegowe na wlocie, tzn. wartości średnie oraz turbulentne, przyjęto w oparciu o zmierzone pole prędkości na wlocie. Metoda obliczeniowa jest w stanie przewidzieć jakościowo najważniejsze cechy trójwymiarowego pola przepływu.

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN
• Czasopismo: Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery
• Rocznik: 1998
• Tom: nr 104
• Strony: 73--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Willinger R.

autor

Haselbacher H.

• institute of thermal Turbomachines and Powerplants, Vienna University of Technology