Axial Cascade Technology and Application to Flow Path Designs. Part I—Axial Cascade Technology

Abstract

Using established cascade criteria, such as the aerodynamic blade loading coefficient and the blade surface diffusion ratio, generalized relations for the losses in cascades of axial turbomachines are formulated. These relations have been evaluated numerically for incompressible media, assuming conventional Reynolds numbers. The results are presented in forms of diagrams showing profile, endwall, and clearance loss coefficients. The calculated data are compared with test data, revealing fair agreement, with the possible exception of “impulse” cascades. Extension of the “single cascade” data to “multiple row cascades” shows the operating regime where substantial performance improvements can be obtained by multiple row cascades.

Axial Turbine Cascade Correlation

“…A linearized correlation was first proposed by Lieblein [12] for axial flow compressor cascades. Later, Baljé [11] proposed its generalized utilization for all kinds of axial cascades, although modifying the circulation parameter by an axial projection. When applying this method to turbine cascades, however, the loss estimation seems to be somewhat conservative.…”

“…A further motivation is to have an analytical method prone to computational implementation, in opposition to the traditional methods from purely empirical nature and graphical presentation. The traditional methods used as references are those attributed to Soderberg [6], Ainley & Mathieson [7] and their later modifications [8,9], Craig & Cox [10] and Baljé [11].…”

Desempenho De Expansor Axial De Estágio Único E Admissão Parcial Aplicado a Ciclo Rankine Orgânico Para Recuperação De Calor

“…No presente trabalho é desenvolvido um modelo de estimativa de perdas em grades de palhetas de turbinas axiais a partir dos trabalhos de Stewart [40] e Baljé [45]. O modelo é fundamentado na teoria da camada limite, no conceito do fator de difusão, nas equações de conservação para escoamento compressível e em resultados experimentais obtidos na literatura.…”

“…O modelo é fundamentado na teoria da camada limite, no conceito do fator de difusão, nas equações de conservação para escoamento compressível e em resultados experimentais obtidos na literatura. A correlação para a velocidade máxima na superfície de sucção do perfil adotada por Balje [45], obtida a partir de experimentos em palhetas de compressores axiais, é modificada para aplicação em grades de turbinas utilizando-se um parâmetro de circulação mais adequado e um coeficiente angular determinado a partir de experimento em túnel de vento [41]. A sequência de cálculos do método compreende a determinação do fator de difusão, dos parâmetros da camada limite e da perda de pressão total, a partir da solução das equações de conservação, sendo obtido por fim o coeficiente de perda de energia cinética.…”

“…A sequência de cálculos do método compreende a determinação do fator de difusão, dos parâmetros da camada limite e da perda de pressão total, a partir da solução das equações de conservação, sendo obtido por fim o coeficiente de perda de energia cinética. Este novo modelo proposto foi validado através da comparação com demais métodos publicados na literatura ( [36], [38], [45] e [47]), da utilização de resultados de trabalhos experimentais em grades e estágios de turbinas ( [35], [43], [44], [52], [54], [55] e [56]) e também de resultados de testes de aceitação de turbinas a vapor realizados em bancada na fábrica [57]. A motivação é ter um método fundamentado em critérios de fluidodinâmica e voltado para a implementação computacional, em oposição aos métodos tradicionais, baseados no empirismo e voltados para o cálculo manual através de informações disponíveis em forma gráfica.…”