蒸汽冷卻葉片的數(shù)值模擬研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)具有效率高、體積小、重量輕、維護(hù)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性好、運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用在航空工業(yè)、陸用發(fā)電、天然氣輸送、石油、鐵路和造船工業(yè)中。為了提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率，通常增加渦輪的入口溫度使其盡可能接近理想配比燃燒溫度。這樣對(duì)渦輪部件產(chǎn)生了很大的熱負(fù)荷，使得渦輪葉片的冷卻成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。第一級(jí)靜葉受到的熱負(fù)荷最大，因此對(duì)它進(jìn)行有效的冷卻是很有必要的。 隨著計(jì)算流體力學(xué)及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)值模擬渦輪葉片表面

2、各個(gè)部位的冷卻效果已經(jīng)成為可能。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法可以對(duì)實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行預(yù)估，可以很精確的模擬出其內(nèi)部的流場(chǎng)分布和表面溫度分布的特點(diǎn)，而不需要大量的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對(duì)渦輪的葉片冷卻進(jìn)行分析和研究，有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，因此數(shù)值模擬的方法是研究燃?xì)廨啓C(jī)葉片冷卻技術(shù)的一個(gè)重要的手段。 本文針對(duì)某型渦輪的第一級(jí)靜葉進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)三維湍流的數(shù)值模擬研究，應(yīng)用Unigraphics和ICEM軟件建立渦輪靜葉的計(jì)算模型及

3、其計(jì)算網(wǎng)格，并利用全三維數(shù)值模擬軟件Fluent對(duì)渦輪葉片冷卻進(jìn)行了模擬，計(jì)算中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型和SIMPLE算法。并且分別通過(guò)改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)第一級(jí)靜葉前緣氣膜孔的直徑、數(shù)目以及射流方向，計(jì)算出葉片外表面的溫度分布和冷卻空氣流量，分析了實(shí)際冷卻葉片設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了一種葉片前緣氣膜冷卻設(shè)計(jì)的新方案。 最后，本文還開展了蒸汽冷卻葉片的研究。在原有空氣冷卻模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種對(duì)流冷卻型式的蒸汽冷卻葉片。分別為