某燃?xì)鉁u輪第二級(jí)葉片冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及氣熱耦合數(shù)值研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)廣泛的應(yīng)用于航空推進(jìn)器、陸用發(fā)電和船舶等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著非常重要的作用，已成為一個(gè)國(guó)家科技水平、軍事實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)渦輪性能提出了更高的要求，滿足這一要求最有效的途徑就是提高渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟?。然而燃?xì)鉁囟鹊奶岣咭汛蟠蟪^(guò)了葉片材料的承受能力，因此設(shè)計(jì)有效的渦輪冷卻結(jié)構(gòu)，提高冷卻效率已成為目前渦輪設(shè)計(jì)者們共同的課題。本文的主要工作是針對(duì)某型燃?xì)廨啓C(jī)第二級(jí)葉柵的熱負(fù)荷特點(diǎn)，設(shè)計(jì)

2、了該級(jí)動(dòng)靜葉的葉柵冷卻結(jié)構(gòu)，并通過(guò)氣熱耦合數(shù)值模擬，對(duì)所設(shè)計(jì)的葉柵冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流動(dòng)與傳熱分析。
　　用于計(jì)算的葉片冷卻結(jié)構(gòu)為：第二級(jí)靜葉，前緣及中弦區(qū)設(shè)計(jì)了沖擊冷卻的方式，尾緣處熱負(fù)荷較大，局部溫度很高，因此開展了劈縫，針形孔的冷卻方式的比較研究。動(dòng)葉部分采用了強(qiáng)化對(duì)流換熱的方式，沿徑向設(shè)計(jì)了突擴(kuò)突縮通道、光滑通道。文中對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了處理，對(duì)冷卻方案的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、壓力、換熱系數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析。計(jì)算結(jié)果表明：使用沖擊冷卻

3、加針形孔的冷卻結(jié)構(gòu)能夠滿足靜葉的冷卻要求，同時(shí)在尾緣部分使用針形孔的冷卻效率要大于劈縫；動(dòng)葉部分使用突擴(kuò)突縮管道能滿足冷卻要求，并且由于突擴(kuò)突縮通道局部擾流作用，使得它的冷卻效率大于光滑管道。
　　此外，為了在兼顧冷卻效率的情況下，減小冷氣摻混所帶來(lái)的損失，使兩者達(dá)到最佳的配合，從而對(duì)冷卻流量變化情況下的靜葉及動(dòng)葉冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，得到了冷氣與主流相互作用的流動(dòng)特點(diǎn)和葉片溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)，探討了冷卻流量變化對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、葉片冷卻效果