燃?xì)廨啓C渦輪動葉冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計及數(shù)值模擬研究.pdf

1、重型燃?xì)廨啓C標(biāo)志著一個國家綜合國力以及重大技術(shù)的發(fā)展水平，性能要求高并且工作條件苛刻。由于燃?xì)廨啓C的熱效率隨著透平轉(zhuǎn)子進口溫度的提高而增加，運行溫度遠(yuǎn)高于葉片的允許溫度，必須限制葉片材料的溫度水平和溫度變化，以保證葉片合理的使用壽命。采用有效的冷卻技術(shù)不僅能夠提高燃?xì)獬鯗?，延長渦輪葉片壽命，而且對提高燃?xì)廨啓C的效率，保證機組安全穩(wěn)定運行，減少污染物的排放量，保護環(huán)境等具有重要的意義。
　　蒸汽冷卻較空氣冷卻的優(yōu)點表現(xiàn)為:蒸汽的導(dǎo)熱

2、性能要優(yōu)于空氣，其冷卻效率較高;不需要從壓氣機中抽取空氣，有利于提高壓氣機的效率，從而使燃?xì)廨啓C整機的效率有所提高。所以本文采用閉式蒸汽冷卻方式，通過流固耦合數(shù)值模擬計算，分析燃?xì)廨啓C第一級渦輪動葉片的冷卻特性。
　　首先，根據(jù)不同的冷卻技術(shù)特點和渦輪動葉片各部位熱負(fù)荷以及形狀差異，設(shè)計了四種不同冷卻結(jié)構(gòu)的渦輪動葉片，分別是:(1)尾緣具有順列擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)葉片;(2)尾緣具有錯列擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)葉片;(3)尾緣具有不均勻圓柱擾流柱

3、冷卻結(jié)構(gòu)葉片;(4)尾緣具有不均勻斜柱擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)葉片。之后應(yīng)用SolidWorks軟件分別建立這四種冷卻結(jié)構(gòu)葉片的物理模型。
　　其次，在相同熱負(fù)荷及邊界條件下，利用FLUENT軟件分別對四種尾緣具有不同擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)葉片進行流固耦合數(shù)值模擬分析，分別對四種葉片的葉柵通道壓力及速度分布情況、葉片外壁面溫度分布情況、相對冷卻效果、最高溫度、平均溫度及平均相對冷卻效果進行比較，結(jié)果表明尾緣具有不均勻斜柱擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)葉片的冷卻效果