理解原型涡轮内部流动结构和损失构成演化特点是实现变转速动力涡轮气动优化设计的前提,因此本文先以原型动力涡轮为基础,对设计点、80%和100%转速进行数值分析,评估攻角变化对涡轮内部流场的影响程度。针对动力涡轮局部分离区的存在、叶型表面负荷分布及端区流动中存在的问题,提出了以下优化思路。
由于动力涡轮上游的过渡段轮毂存在较大的扩张角,为避免轮毂型线曲率的快速变化恶化端区流动,原型设计第一级导叶叶片数较多。为避免叶片负荷过小导致的叶型表面摩擦损失增加,在确保可合理控制叶根负荷引气的二次流发展的情况下,减少第一级导叶叶片数;由于第一级导叶不受宽攻角变化的影响,且出口处于亚音状态,因此仅对尾缘弯折角进行略微调整以改变叶片表面负荷分布。