Analisi sperimentale dell’influenza dei Tailboards sulla condizione e sulla periodicità del flusso in uscita da una schiera di pale di turbina transonica

Abstract

Il presente lavoro di tesi riguarda lo studio sperimentale del comportamento aerodinamico di una schiera transonica di pale di turbina di bassa pressione, condotto presso la galleria del vento a ciclo chiuso dell’Università di Genova. L’attività si concentra sull’analisi dell’influenza della configurazione delle Tailboards sulle condizioni del flusso a valle della schiera, con particolare riferimento alla periodicità del campo di moto e ai carichi aerodinamici dei profili di pala. Le prove sperimentali sono state eseguite in un intervallo di numeri di Mach compreso tra 0.8 e 1.2, mediante diverse configurazioni dell’angolazione delle Tailboards, al fine di investigare il comportamento della schiera in regime transonico. La regolazione delle Tailboards consente il controllo delle condizioni al contorno a valle della schiera, influenzando lo sviluppo del campo di moto. La caratterizzazione del flusso è stata effettuata mediante misure di pressione statica e totale, dalle quali sono state ricavate la distribuzione del numero di Mach ed un indice di periodicità tra i canali palari. Parallelamente, sono stati valutati i carichi aerodinamici dei profili di pala per analizzare il comportamento aerodinamico della schiera in corrispondenza delle diverse configurazioni sperimentali. I risultati evidenziano una significativa influenza dell’angolazione delle Tailboards sulla struttura del flusso a valle della schiera, con effetti rilevanti sul valore del numero di Mach all’uscita della schiera, nonchè sulla periodicità e sui carichi aerodinamici dei profili di pala, con una maggiore sensibilità in regime transonico.

This thesis presents the experimental investigation of the aerodynamic behavior of a transonic low-pressure turbine cascade, carried out in the closed-loop wind tunnel of the University of Genoa. The study focuses on the influence of the tailboard configuration on the downstream flow conditions, with particular emphasis on flow periodicity and blade loading. The experiments were performed over a range of Mach numbers from 0.8 to 1.2, by varying the tailboard angle in order to investigate the cascade behavior under transonic flow conditions. The tailboards allow control of the exit Mach number, thereby affecting the development of the flow field. The flow characterization was carried out through static and total pressure measurements, from which the Mach number distribution and the periodicity between blade passages were derived. In addition, blade aerodynamic loadings were evaluated to analyze the cascade aerodynamic behavior under different configurations. The results demonstrate that the Tailboard angle has a significant impact on the downstream flow structure of the cascade, affecting the exit Mach number, flow periodicity, and the aerodynamic loading of the blade profiles, with increased sensitivity observed in the transonic regime.