發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 19:55

【摘要】：燃?xì)廨啓C(jī)是一種目前被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的高精尖動(dòng)力裝置,隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的不斷發(fā)展,人們對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的性能和循環(huán)熱效率不斷地提出更高的要求,更高的循環(huán)熱效率伴隨而來的是更高的渦輪前溫度,燃?xì)廨啓C(jī)冷卻技術(shù)成為了解決高于材料許用溫度越來越多的渦輪前進(jìn)口溫度的主要措施,其中,氣膜冷卻更是極為重要的一環(huán)。本文通過對(duì)幾種常用孔型的數(shù)值計(jì)算,分析和總結(jié)了它們的結(jié)構(gòu)引起的流場和傳熱特征變化對(duì)氣膜冷卻影響的優(yōu)劣性,總結(jié)有利于氣膜冷卻的孔型結(jié)構(gòu),構(gòu)建了雙射流成型孔結(jié)構(gòu),并對(duì)其流場和氣膜冷卻性能進(jìn)行了分析。本文通過�；玫侥承秃綑C(jī)高壓渦輪導(dǎo)葉前腔氣膜冷卻孔原始方案,并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),在優(yōu)化過程中總結(jié)出了對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)渦輪導(dǎo)葉進(jìn)行氣膜冷卻設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)律,即“從前到后,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),絕熱設(shè)計(jì),耦合驗(yàn)證”的規(guī)律,沿前緣向尾緣方向依次進(jìn)行氣膜冷卻方案設(shè)計(jì),通過考慮各排氣膜冷卻孔之間的的配合,實(shí)現(xiàn)更好的氣膜冷卻射流覆蓋效果和冷卻效率。同時(shí)校核了導(dǎo)向葉片的強(qiáng)度,對(duì)部分高應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行了低應(yīng)力設(shè)計(jì)。某型渦輪動(dòng)葉采用全交叉肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),前緣和葉頂區(qū)域存在高溫區(qū)域,本文對(duì)該渦輪動(dòng)葉的前緣和葉頂冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過分別分析和比較幾種優(yōu)化方案,選取合適的方案從而降低了葉片表面最高溫度,減少了高溫區(qū)域面積。針對(duì)設(shè)計(jì)的渦輪導(dǎo)葉吸力面仍然存在部分高溫區(qū)域的情況,本文將雙射流成型孔應(yīng)用到某型高溫渦輪一級(jí)導(dǎo)葉上,將把其作為吸力面斜孔的葉片和把圓孔作為吸力面斜孔的葉片在絕熱和氣熱耦合條件下分別進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)將雙射流成型孔應(yīng)用于吸力面斜孔可以有效地改善吸力面冷卻效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK472
【圖文】：

的初溫達(dá)到了 1600℃，最大功率已經(jīng)超過 60%[1]。前仍被美國、英國、德國和日本斷的局面，重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品主小型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品主要用于驅(qū)動(dòng)ls-Royce（RR）、和日本的川崎rbec 和日本的川崎為主的公司則乎代表的是世界上燃機(jī)制造業(yè)的公司達(dá)成合作，從而實(shí)現(xiàn)合作或場換技術(shù)”的手段，通過利用市氣輪機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)仍然牢牢的燃?xì)廨啓C(jī)企業(yè)對(duì)國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)困難[3]。諸多領(lǐng)域動(dòng)力落后的狀

圖 1.2 燃?xì)廨啓C(jī)透平冷卻技術(shù)發(fā)展示意圖[5]燃?xì)廨啓C(jī)冷卻技術(shù)的發(fā)展歷程，隨著燃?xì)廨啓C(jī)有，從簡單向復(fù)雜轉(zhuǎn)變的過程。目前，燃?xì)廨啚榱巳紮C(jī)渦輪葉片的主要冷卻措施，同時(shí)，更輪機(jī)上。技術(shù)概述術(shù)包括內(nèi)部冷卻和外部冷卻兩大類。內(nèi)部冷卻在內(nèi)部流動(dòng)的同時(shí)通過與葉片內(nèi)表面對(duì)流傳熱部冷卻方式主要包括對(duì)流冷卻、強(qiáng)化擾流冷卻卻氣流或者熱障涂層等將葉片外壁面與外界高的冷卻方式。外部冷卻方式包括氣膜冷卻、發(fā)機(jī)透平的典型冷卻結(jié)構(gòu)，其中圖（a）為導(dǎo)葉。導(dǎo)葉內(nèi)部分為若干個(gè)冷氣腔，冷氣從葉根或

第一章 緒論氣流過擾流結(jié)構(gòu)與金屬葉片換熱后經(jīng)由尾緣射出。動(dòng)葉的常見冷卻結(jié)構(gòu)則跟導(dǎo)葉有所不同，動(dòng)葉內(nèi)部一般也分為幾個(gè)冷氣腔室，冷葉根流入冷氣腔室，葉片前緣通常采用沖擊冷卻和噴淋頭氣膜冷卻相結(jié)合的冷卻結(jié)部區(qū)域多采用內(nèi)部蛇形通道和外部氣膜冷卻相結(jié)合的冷卻結(jié)構(gòu)，尾部則采用擾流柱結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)換熱，為了降低葉頂溫度還會(huì)在葉頂適當(dāng)設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu)。

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