氣膜孔分布對(duì)凹槽葉頂傳熱和冷卻性能的影響
本文關(guān)鍵詞：氣膜孔分布對(duì)凹槽葉頂傳熱和冷卻性能的影響 出處：《西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)》2016年05期 論文類(lèi)型：期刊論文
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【摘要】：采用數(shù)值求解RANS方程的方法研究了典型燃?xì)馔钙絼?dòng)葉凹槽葉頂?shù)膫鳠岷蜌饽だ鋮s性能,通過(guò)計(jì)算獲得了3種葉頂間隙(1.31mm、1.97mm和3.29mm)、2種吹風(fēng)比(1和2)、2種氣膜孔分布(中弧線位置單排孔、中弧線+近壓力面位置兩排孔)條件下葉頂傳熱系數(shù)和氣膜冷卻有效度分布,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:對(duì)于中弧線位置的單排氣膜孔,冷卻流可以對(duì)凹槽底部近壓力面?zhèn)刃纬捎行У睦鋮s;隨著吹風(fēng)比的增大,凹槽底部靠近前緣吸力面?zhèn)鹊母邆鳠嵯禂?shù)區(qū)域減小,凹槽底部壓力面?zhèn)鹊膫鳠嵯禂?shù)減小且氣膜冷卻有效度顯著增大;隨著葉頂間隙的增大,凹槽底部前緣吸力面?zhèn)鹊母邆鳠嵯禂?shù)區(qū)向壓力面?zhèn)葦U(kuò)大,凹槽底部平均傳熱系數(shù)明顯增大,凹槽底部近壓力面?zhèn)群臀簿壧幍臍饽だ鋮s有效度減小。對(duì)于中弧線+近壓力面兩排氣膜孔,近壓力面氣膜孔內(nèi)的冷卻流覆蓋了凹槽肩壁和葉頂尾緣區(qū)域,且強(qiáng)化了凹槽底部靠近壓力面?zhèn)鹊睦鋮s性能;隨著吹風(fēng)比的增大,凹槽底部近壓力面?zhèn)�、肩壁和葉頂尾緣區(qū)域的傳熱系數(shù)明顯減小,氣膜冷卻有效度明顯增大;隨著葉頂間隙的增大,凹槽底部吸力面?zhèn)雀邆鳠嵯禂?shù)區(qū)域向壓力面?zhèn)葦U(kuò)大,凹槽底部近壓力面?zhèn)�、肩壁和葉頂尾緣區(qū)域的傳熱系數(shù)顯著增大,氣膜冷卻有效度減小。
[Abstract]:The heat transfer and film cooling properties of the top of the groove blade of a typical gas turbine blade are studied by solving the RANS equation numerically. The results show that the clearance of three kinds of blades is 1.31mm. 1.97mm and 3.29mm respectively. Two kinds of air blowing ratio (1 and 2) and 2 kinds of film pore distribution (one row hole in the middle arc line). The heat transfer coefficient and the effective distribution of film cooling are compared with the experimental results under the condition of two holes near the pressure surface of the middle arc. The results show that: for the single exhaust film hole in the middle arc position. The cooling flow can effectively cool the bottom of the groove near the pressure side; With the increase of blowing ratio, the region of high heat transfer coefficient near the front suction surface at the bottom of the groove decreases, the heat transfer coefficient on the pressure side of the bottom of the groove decreases and the effective degree of film cooling increases significantly. With the increase of blade tip clearance, the high heat transfer coefficient area of the suction side of the front edge of the groove bottom expands to the pressure side, and the average heat transfer coefficient at the bottom of the groove increases obviously. The effectiveness of film cooling at the bottom of the groove near the pressure side and the tail edge is reduced. For the two film holes in the middle arc near the pressure surface, the cooling flow in the film hole near the pressure surface covers the recessed shoulder wall and the tip and tail edge of the blade. The cooling performance of the bottom of the groove near the side of the pressure surface is enhanced. With the increase of the blowing ratio, the heat transfer coefficient of the shoulder wall and the tip and tail edge of the blade decreases obviously, and the effective degree of film cooling increases obviously at the bottom of the groove near the pressure side. With the increase of blade tip clearance, the region of high heat transfer coefficient of suction surface at the bottom of groove expands to the side of pressure plane, and the heat transfer coefficient of bottom of groove near pressure plane, shoulder wall and tip and tail edge of blade increases significantly. The effectiveness of film cooling is reduced.
【作者單位】： 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51306138)
【分類(lèi)號(hào)】：TK14
【正文快照】： 燃?xì)馔钙降谝患?jí)動(dòng)葉工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境中,葉頂區(qū)域承受著較高的熱負(fù)荷和熱應(yīng)力。葉頂間隙內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以葉頂區(qū)域的流動(dòng)、傳熱和冷卻性能一直是制約葉片氣動(dòng)性能、影響安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。目前,對(duì)燃?xì)馔钙饺~頂傳熱、冷卻性能的研究主要有實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模
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