氣膜孔內(nèi)局部堵塞對(duì)氣膜冷卻特性的影響的研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的快速發(fā)展，推質(zhì)比以及熱效率不斷提高，渦輪進(jìn)口溫度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。為防止渦輪葉片過(guò)熱，必須采用高效的主動(dòng)冷卻技術(shù)。氣膜冷卻作為一種有效的冷卻手段，通過(guò)將內(nèi)部低溫空氣從渦輪葉片表面上的孔或縫噴出以保護(hù)渦輪葉片表面不受高溫氣流的直接沖刷。然而，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在含砂塵或污染嚴(yán)重的環(huán)境中工作時(shí)，外部微細(xì)顆粒的侵入極易在渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)中形成沉積堵塞?？紤]到氣膜孔內(nèi)的局部堵塞會(huì)影響到氣膜冷卻的效果，掌握氣膜孔內(nèi)局部堵塞對(duì)氣膜冷

2、卻特性的影響，進(jìn)而趨利避害，是非常有必要的。
　　基于上述背景，本文對(duì)幾種堵塞情況下的氣膜冷卻模型進(jìn)行數(shù)值模擬并分析結(jié)果，最終得到這幾種工況下的堵塞比等因素對(duì)氣膜冷卻特性的影響。首先，將氣膜孔內(nèi)的局部堵塞簡(jiǎn)化成楔形凸脊；然后，以單排孔平板氣膜冷卻為研究對(duì)象，利用Fluent軟件對(duì)幾種堵塞情況下的氣膜冷卻進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)比和分析幾種堵塞比、堵塞位置等條件下的出口下游溫度場(chǎng)和流場(chǎng)，得到這些因素對(duì)氣膜冷卻特性的影響。結(jié)果表明：迎風(fēng)側(cè)

3、出氣端上的局部堵塞對(duì)出口下游冷卻效果有顯著的提高作用；而背風(fēng)側(cè)出氣端局部堵塞則在堵塞比高于0.2時(shí)對(duì)出口下游冷卻效果有明顯的削弱作用；氣膜孔側(cè)邊出氣端的堵塞物會(huì)極大的削弱冷氣射流對(duì)壁面的保護(hù)能力，尤其是在高吹風(fēng)比或高堵塞比下。相比于出氣端局部堵塞，氣膜孔中部和進(jìn)氣端局部堵塞對(duì)出口下游的冷卻效果影響較弱。此外，幾種位置上的局部堵塞也使氣膜孔內(nèi)次流流動(dòng)和出口下游反向渦對(duì)等產(chǎn)生一定的改變。
　　接著，本文在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)M=0.