基于切向噴射的氣膜冷卻的機理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空動力領域的快速發(fā)展,作為提供動力的裝置——燃氣輪機,正面臨著更高性能的挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)高推重比、高效率的燃氣輪機的設計,燃氣初溫的提高是不可避免的。然而由于材料技術的發(fā)展不能跟上燃氣初溫上升的速度,葉片材料不足以承受如此高的燃氣初溫。因此必須通過有效的冷卻技術來保證渦輪的正常運轉和延長渦輪葉片的工作壽命。
　　經(jīng)過七十多年的發(fā)展,渦輪的冷卻技術已經(jīng)發(fā)展的日臻成熟。作為普遍運用在渦輪葉片中的一種冷卻方式,氣膜冷卻的研究在國

2、內外也成為一個研究熱點。然而時下的氣膜冷卻方式在獲得冷卻效果的同時破壞了氣動性能,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因就是冷氣與主流發(fā)生摻混作用,不僅削弱冷卻效果,同時還會降低氣動性能。因此本文擬研究一種基于新型結構的切向噴射的氣膜冷卻,以達到在最小程度上改變原流體域的氣動特性而獲得較高冷卻效果的目的。
　　為了完成切向噴射這個新概念的研究,本文進行了三個方面的研究。首先為了驗證切向噴射概念的可行性,通過不同角度噴射的多方案研究,最后綜合氣體動

3、力學效率、冷卻效率以及冷氣在葉片表面的分布情況,得出在改型位置選取得當?shù)那闆r下,30°角冷氣噴射的氣膜冷卻效果是最理想的。然后通過研究不同孔型應用在切向噴射上,結果表明,出口存在側向擴張的孔并不適合運用在切向噴射中。最后通過DES模擬方法研究了切向噴射的圓孔冷卻下游流場的湍流信息。
　　本文的研究工作中,完成了基于切向噴射的新型結構的改型任務,改型工作基本上是由Matlab自編程實現(xiàn)的,執(zhí)行效率較高,最后采取了兩個改型方案進行計算