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现代叶轮机械中端壁损失占总损失的比重很大,尤其是当负荷增加和展弦比降低时,因此削弱端壁区二次流动的强度及其影响范围有利于提高整体性能.该论文的工作致力于降低具有高负荷、小尺度、低展弦比叶栅的二次流损失.使用的改型手段为弯曲叶片和三维非对称端壁,并从两者结合组成的大量方案中,选取对整级性能提高最为有效的组合.该文中详细论述了基于数值模拟结果的气动设计以及理论分析.该文设计的三维非对称端壁可以通过自由选择翘曲的形状、位置以及高度,通过控制流道不同位置的收缩与扩张程度,来控制端壁表面的压力分布.首先在反弯静叶单级涡轮中研究了不同翘曲位置的非对称端壁对叶栅流场的影响.前部翘曲端壁降低了叶栅大部分通道内的二次流动,降低的幅度也最大,而后部翘曲对横向二次流动的降低效果并不明显.端壁的翘曲高度对非对称端壁在控制二次流中的作用也有重要影响.压力侧凹下、吸力侧凸起的端壁会加剧端壁表面的横向流动,而压力侧凸起、吸力侧凹下的非对称端壁可以很好地控制端壁表面的横向二次流,并且这种作用在一定范围内随着翘曲高度的增加而增大.在不同弯角的正弯静叶单级涡轮中,该文也使用了非对称端壁的改型,端壁的改型没有削弱弯曲叶片的作用,而是和弯曲叶片综合,有效地控制了径向和横向的二次流动,并有效地改善了出口气流角,优化了下游动叶的流场.虽然应用非对称端壁时,在端壁表面容易造成流体的分离,造成静叶能量损失的增加,但这种分离对整级性能的影响不大,反而由于出口气流角的改善可以提高整级的效率.