燃氣輪機功率和效率的日益增長促使渦輪進口溫度不斷提高。渦輪冷卻技術(shù)的發(fā)展對提高燃氣輪機的熱效率和功率輸出起著至關(guān)重要的作用。渦輪動葉工作環(huán)境惡劣,面臨著強離心力、高熱應(yīng)力和強氣動彎扭應(yīng)力,葉片冷卻效果和強度是主要關(guān)心的問題。本文針對以上問題,展開渦輪動葉內(nèi)部冷卻交叉肋結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化以及流動換熱特性研究。本文首先將葉片分為三個主要區(qū)域:動葉前緣、動葉中部和動葉尾緣,并從實際葉片模化得到交叉肋幾何參數(shù),利用這些參數(shù)來確定不同區(qū)域的�；徊胬叩膸缀螀�(shù)。利用CFX對不同肋角度、不同肋寬、不同肋間距的�；徊胬哌M行數(shù)值模擬,研究其流動和換熱特性。最后利用1stOpt軟件對不同區(qū)域的交叉肋結(jié)構(gòu)的平均努塞爾數(shù)和流阻系數(shù)分別擬合關(guān)于幾何參數(shù)和流動參數(shù)的經(jīng)驗公式,并將預(yù)估值和實際值作比較,發(fā)現(xiàn)誤差非常小。采用�；徊胬叩脑O(shè)計指導(dǎo)實際渦輪動葉交叉肋結(jié)構(gòu)設(shè)計,提取相關(guān)區(qū)域的�；徊胬邘缀螀�(shù)應(yīng)用于實際渦輪動葉交叉肋結(jié)構(gòu)設(shè)計上,將動葉內(nèi)冷通道設(shè)計為3組不同參數(shù)的純交叉肋結(jié)構(gòu)。利用CFX對純交叉肋動葉模型進行氣熱耦合計算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)純交叉肋動葉結(jié)構(gòu)前緣及葉頂存在局部超溫區(qū)域。因此本文對純交叉肋動葉前緣和葉頂區(qū)... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同廠商生產(chǎn)的航空發(fā)動機和燃氣輪機

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文冷卻方案必須要考慮葉片所在區(qū)域相應(yīng)的熱負荷以及結(jié)構(gòu)冷卻設(shè)計非常關(guān)鍵，此區(qū)域橫截面積和厚度小，以減輕重又必須保證強度以及較強的換熱效果。出了渦輪葉片材料和冷卻技術(shù)的發(fā)展情況。從上世紀(jì)到現(xiàn)的渦輪葉片無冷卻結(jié)構(gòu)，燃氣初溫一般都在 1100℃以下，耐高溫材料的使用，特別是近年單晶高溫合金的使用，使到現(xiàn)在可達 1600℃以上。表 1.1 是當(dāng)今世界上主要航空發(fā)況，可以看到主流的飛機上基本上全都采用高溫單晶合金使高溫單晶合金耐溫性能良好，但是隨之而來的問題是燃用溫度增長速度更快，所以從材料上解決不了主要問題，研究。

第 1 章 緒論氣機中抽出的冷空氣。外部冷卻采取阻隔高溫燃氣直接對渦輪葉片傳熱的方式實現(xiàn)，目前氣膜冷卻是最常用的外部冷卻方法；發(fā)散冷卻也屬于外部冷卻，它是一種通過多孔材料微通道對流和外部氣膜冷卻的強化組合方式，具有更高的冷卻效率，但由于多孔材料氧化后易堵塞且制造工藝復(fù)雜，因此不常用。內(nèi)部冷卻是指冷卻工質(zhì)流過渦輪葉片內(nèi)部冷卻通道，通道中的強化對流換熱作用吸收從渦輪葉片外側(cè)的壓力面和吸力面上傳導(dǎo)到內(nèi)部冷卻表面的熱量，冷卻方式主要包括擾動對流冷卻和射流沖擊冷卻。圖 1.3 為主要廠商的渦輪動葉內(nèi)部冷卻通道結(jié)構(gòu)圖，圖中可以看出，這些動葉內(nèi)部冷卻基本上都采用蛇形通道配合擾流肋片的復(fù)合冷卻方式。


本文編號：2898519