高壓渦輪動葉作為高壓渦輪的動力部件,其由于葉頂間隙產(chǎn)生的泄漏流動造成了渦輪的流動損失,并且高溫泄漏流與葉尖壁面之間的換熱使得渦輪動葉尖承受著極高的溫度負(fù)荷,極易發(fā)生燒蝕�，F(xiàn)代高壓渦輪的動葉普遍采用突肩凹槽式葉尖結(jié)構(gòu),研究突肩凹槽式渦輪葉尖流動換熱特性及其在葉頂冷卻射流下的影響顯得尤為重要。本文采用數(shù)值模擬的方法,對GE-E³高壓渦輪第一級動葉尖的流動換熱特性進(jìn)行研究,以期對渦輪葉尖結(jié)構(gòu)及冷卻設(shè)計提供參考。本文首先對突肩凹槽式渦輪葉尖的流動換熱特性進(jìn)行了研究,考慮了葉頂間隙高度和突肩凹槽深度的影響。結(jié)果表明葉頂間隙高度和突肩凹槽深度對葉尖泄漏渦和上通道渦的強(qiáng)度和尺度、泄漏渦核損失、葉尖區(qū)域靜壓具有截然相反的影響。小的葉頂間隙下,突肩凹槽深度的增加可以降低渦輪的流動總壓損失。在同一葉頂間隙高度下,突肩凹槽深度的增加可以有效降低葉尖泄漏流量和泄漏流與葉尖壁面的換熱。為進(jìn)一步研究葉頂冷卻射流對突肩凹槽式渦輪葉尖流動換熱特性的影響,考慮了不同的葉頂射流孔位置和數(shù)目。結(jié)果表明葉頂射流孔位置對葉尖泄漏渦和上通道渦尺度的影響很小,而葉頂壓力側(cè)射流時,增加射流孔數(shù)目可使葉尖泄漏渦和... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無冠渦輪葉片葉尖泄漏流動示意圖

研究，在認(rèn)識葉尖泄漏流的流動形態(tài)、泄漏渦的形成和演化規(guī)律、損失機(jī)理以及泄漏流動的影響因素等方面取得了眾多成果。Denton[3]1993年提出了如圖1-1所示的模型來描述平頂葉尖的間隙泄漏流動。葉尖泄漏流由葉頂壓力側(cè)進(jìn)入間隙時，會在葉頂壓力側(cè)邊緣形成閉式的分離泡，造成葉頂壓力側(cè)間隙入口呈現(xiàn)收縮-擴(kuò)張的流動通道（入口截面稱維納收縮截面），泄漏流經(jīng)過此流動通道后在間隙內(nèi)部進(jìn)行摻混，之后由葉片吸力面流出間隙，在與主流以及葉片吸力面附面層的相互作用下形成葉尖泄漏渦。圖1-1無冠渦輪葉片葉尖泄漏流動示意圖圖1-2葉尖區(qū)域流動可視化實驗中，激光多普勒測速技術(shù)（LaserDopplerVelocimetry,LDV）、粒子成像測速技術(shù)（ParticleImageVelocimetry,PIV）、壓力探針系統(tǒng)（有三孔、五孔、七孔等）以及煙

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖1-3數(shù)值研究技術(shù)路線圖本文的研究內(nèi)容具有以下創(chuàng)新點：（1）使用PointWise軟件對流動計算域網(wǎng)格進(jìn)行精細(xì)的網(wǎng)格劃分，保證了數(shù)值計算結(jié)果的可信度；（2）通過控制變量法，對突肩凹槽式渦輪動葉尖的流動換熱特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高壓渦輪尾切凹槽葉尖冷卻換熱特性[J]. 王維杰,盧少鵬,馬海騰,張強(qiáng),滕金芳,余文勝.  航空動力學(xué)報. 2019(10)
[2]凹槽狀小翼對渦輪動葉葉頂氣動和傳熱性能的影響[J]. 姜世杰,李志剛,李軍.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2019(09)
[3]端壁轉(zhuǎn)動對凹槽葉尖流動換熱性能的影響[J]. 皮駿,杜旭博,孔慶國,劉光才.  推進(jìn)技術(shù). 2019(05)
[4]突肩葉尖開槽對葉尖間隙流動和冷卻特性的影響[J]. 成鋒娜,常海萍,張鏡洋,田興江,杜治能.  推進(jìn)技術(shù). 2018(01)
[5]氣膜孔位置對突肩葉尖氣膜冷卻效率的影響[J]. 成鋒娜,常海萍,張鏡洋,田興江,杜治能.  航空動力學(xué)報. 2017(08)
[6]壓力面?zhèn)刃∫斫Y(jié)構(gòu)對凹槽葉頂冷卻傳熱性能的影響[J]. 黃琰,晏鑫,何坤,李軍,豐鎮(zhèn)平.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2017(07)
[7]突肩葉尖吸力側(cè)開槽對葉尖間隙流動換熱特性的影響[J]. 成鋒娜,常海萍,張鏡洋,田興江,杜治能.  推進(jìn)技術(shù). 2016(08)
[8]壓力面小翼對渦輪葉柵不同沖角下流場影響的實驗研究[J]. 鐘兢軍,魏曼.  推進(jìn)技術(shù). 2016(05)
[9]葉頂不同位置噴氣對渦輪間隙泄漏流動的影響[J]. 周治華,陳紹文,蘭云鶴,崔濤,王松濤.  推進(jìn)技術(shù). 2016(05)
[10]渦輪葉頂泄漏渦非定常破碎特性分析[J]. 高杰,鄭群,張曦,王付凱.  推進(jìn)技術(shù). 2016(02)

博士論文
[1]跨音速高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉尖間隙泄漏流動及控制方法研究[D]. 王大磊.清華大學(xué) 2012



本文編號：3564883