Evolution of the wake in a turbine blade passage

• Autorzy: Bijak-Bartosik E. , Elsner W. , Wysocki M.

Warianty tytułu

PL

Ewolucja śladu spływowego w międzyłopatkowym kanale turbinowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is an experimental analysis of an unsteady flow field in the blade channel where the unsteadiness was generated by the rotating wheel of cylindrical rods. The measurements were performed with the use of hot-wire technique and double X-wire probe. The application of phase averaging allowed one to reproduce wake motion, which was possible through determination of velocity and turbulence intensity distributions. The role of different mechanisms of wake deformation is discussed. It was also shown that the production of turbulent kinetic energy occurs when the principal stresses within the wake interact with the mean strain.

PL

W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalnej analizy niestacjonarnego przepływu przez kanał łopatkowy turbiny, dla którego to przypadku zaburzenia generowane były na wlocie do kanału przez wirujący wieniec prętów cylindrycznych. Pomiary zostały przeprowadzone przy wykorzystaniu dwuwłókowej sondy termoanemometrycznej typu X dla gęstej siatki pomiarowej. Zastosowanie metody uśredniania fazowego pozwoliło na odtworzenie ruchu śladu i analizę jego deformacji w przepływie przez palisadę w kolejnych chwilach czasu. W artykule podjęto dyskusję roli różnych mechanizmów odpowiedzialnych za deformację śladu, wskazując na dominującą rolę konwekcji. Wykazano, że za wzrost energii kinetycznej turbulencji w śladzie odpowiedzialna jest produkcja energii kinetycznej turbulencji będąca efektem oddziaływania naprężeń turbulentnych w śladzie z silnym gradientem prędkości w kanale międzyłopatkowym.

Słowa kluczowe

EN

rotor-stator interaction; blade passage; wake convection; turbomachinery

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 1
• Strony: 41--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Bijak-Bartosik E.

autor

Elsner W.

autor

Wysocki M.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Częstochowa, Poland,

Bibliografia

• 1. Addison J.S., Hodson H., 1990, Unsteady transition in an axial-flow turbine: Part 2 – Cascade measurements and modeling, ASME Journal of Turbomachinery, 112, 215-221
• 2. Ames F.E., Plesniak M.W., 1997, The influence of large-scale, high-intensity turbulence on vane aerodynamic losses, wake growth, and the exit turbulence parameters, Journal of Turbomachinery, 119, 182-192
• 3. Binder A., Forster W., Kruse H., Rogge H., 1984, An experimental investigation into the effect of wakes on the unsteady turbine rotor flow, ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 107, 1039-1046
• 4. Dawes B., 1992, The simulation of three dimensional viscous flow in turboma- chinery geometries using a solution-adaptive unstructured mesh methodology, ASME Journal of Turbomachinery, 114, 528-537
• 5. Hodson H.P., Dawes W.N., 1998, On the interpretation of measured profile losses in unsteady wake-turbine blade interaction studies, ASME J. of Turbomachinery, 120, 276-284
• 6. Kerrebrock J.L., Mikolajczak A.A., 1970, Intra-stator transport of rotor wakes and its effect on Compressor Performance, ASME Journal of Engineering for Power, 92, 359-368
• 7. Korakiantitis T., 1991, On the propagation of viscous wakes and potential flow in axial-turbine cascades, ASME Paper No. 91-GT-373
• 8. Kost F., Hummel F., Tiedemann M., 2000, Investigation of the unsteady rotor flow field in a single HP turbine stage, ASME 2000-GT-432
• 9. Meyer R.X., 1958, The effects of wakes on the transient pressure and velocity distributions in turbomachines, Trans. Journal of Basic Engineering, 80, 1544- 1552
• 10. Schobeiri M.T., Pappu K., 1997, Experimental study on the effect of unste- adiness on boundary layer development on a linear turbine cascade, Exp. In Fluids, 23, 306-316
• 11. Stieger R.D., Hodson H.P., 2005, The unsteady development of a turbulent wake through a downstream low pressure turbine blade passage, ASME Journal of Turbomachinery, 127, 388-394
• 12. Zarzycki R., Elsner W., 2005, The effect of wake parameters on the transitional boundary layer on turbine blade, Proc. IMechE, 219, Part A, Journal of Power and Energy, 471-480