氦气压气机反动度与流动损失关联性分析

来源：核动力工程杂志2023年第5期北京时间：

作者：孙泽秦, 张靖煊

单位：1.中国科学院上海高等研究院，上海，201210；2.中国科学院大学，北京，101408；

摘要：多级轴流氦气压气机是氦气轮机的关键部件之一，通常采用高反动度设计提升单级焓增以减少级数，但经验表明高反动度往往导致效率降低，因此在采用高反动设计时有必要澄清反动度对流动损失的影响。本文以不同反动度的氦气压气机为研究对象，利用计算流体动力学（CFD）方法详细分析了基于氦气流动的压气机叶片通道内部的叶型损失、角区损失和叶顶泄漏损失与反动度的关联性。结果表明，在100%反动度动叶和50%反动度静叶中，由于通道内相对速度较高，导致叶型损失更大，且随着反动度增高，动叶中的负荷提高导致叶顶泄漏处的损失加大，同时，静叶弯曲角的增大和展向压差使得静叶角区分离流更为严重。在100%反动度下，叶顶泄漏损失占动叶栅损失的53%，角区损失占静叶栅损失的60%。此外，本研究基于空气压气机叶型损失模型，通过物性分析优化了适用于氦气压气机的叶型损失模型。

关键词：氦气压气机, 反动度, 损失模型, 数值模拟

基金资助：中国科学院洁净能源先导科技专项（XDA 21000000）