Numerical Investigations of the Aerothermal Performance of Modern Turbine Blade Tip Geometries at Design and Off‐Design Conditions and Under Stationary and Moving Shroud
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT High‐pressure turbine blade tips operate under extreme thermal stress, generating significant aerodynamic losses that must be continually optimized to improve engine efficiency and durability. This study uses computational fluid dynamics (CFD) to investigate the aerodynamic and thermal behavior of advanced turbine blade tip configurations, specifically GE's vertical and inclined shelf tips, under both design and off‐design transonic conditions. Conventional designs, such as flat and squealer tips, were also analyzed for comparison. Shroud motion effects were included to simulate turbine stage rotation. The simulations are performed by solving the three‐dimensional, steady and turbulent form of the Reynolds‐Averaged Navier‐Stokes (RANS) equations using the Ansys‐CFX. A two‐equation turbulence model, Shear stress transport (SST) with Gamma‐Theta transition formulation is used. CFD results showed strong alignment with experimental data, validated through isentropic Mach number and heat flux measurements. The results revealed that cavity‐based designs (squealer and shelf tips) exhibited complex secondary flow structures within the tip cavity, including the formation of suction‐side and pressure‐side cavity vortices (SSCV and PSCV), which contribute to the tip leakage vortex (TLV) and associated aerodynamic losses. The vertical shelf tip demonstrated the lowest leakage rate in both stationary and moving conditions, attributed to its narrow cavity width and reduced PSCV size, while the inclined shelf exhibited the highest heat transfer coefficient (HTC), beneficial for cooling applications but paired with higher leakage and mixing losses. Notably, these findings differ from previous results on GE's shelf tip, where the inclined shelf had the lowest leakage rate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».