具有非對(duì)稱端壁的渦輪葉柵氣膜冷卻數(shù)值研究.pdf

1、渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟炔粩嗵岣?，燃?xì)鉁囟纫呀?jīng)超過了葉片材料的承受能力，采用先進(jìn)的冷卻技術(shù)降低渦輪葉片的溫度，是當(dāng)前各國研究的重點(diǎn)。如何設(shè)計(jì)葉片冷卻結(jié)構(gòu)以提高冷卻效果，是目前航空渦輪葉片設(shè)計(jì)者與制造者不斷追求的目標(biāo)。同時(shí)，當(dāng)負(fù)荷增加和展弦比降低時(shí)，葉輪機(jī)械中端壁損失占總損失的比重很大。三維非對(duì)稱端壁可以通過自由選擇翹曲的形狀、位置以及高度，通過控制流道不同位置的收縮與擴(kuò)張程度，來控制端壁表面的壓力分布，從而削弱端壁區(qū)二次流動(dòng)的強(qiáng)度及其影響范圍有

2、利于提高整體性能。
　　本文首先設(shè)計(jì)了直列靜葉柵中葉片和端壁的冷卻形式：兩個(gè)冷卻腔且分別供氣，葉片前緣三排冷氣孔并采用叉排布置，下端壁的冷氣孔沿流向布置。然后應(yīng)用CFX流體計(jì)算程序進(jìn)行了不同噴氣比下氣膜冷卻的數(shù)值模擬，分析了冷氣噴射流場的特點(diǎn)，壁面溫度的分布規(guī)律，射流場結(jié)構(gòu)等。當(dāng)噴氣比較小時(shí)，前緣附近冷氣噴射會(huì)使冷氣像薄膜一樣覆蓋在葉片表面，作用主要限于邊界層內(nèi)，摻混損失也較低；當(dāng)噴氣比逐漸增大后，在冷卻孔后形成回流區(qū)；當(dāng)噴氣比過

3、大時(shí)，冷空氣射流可能會(huì)穿透主流邊界層，影響主流的流動(dòng)。
　　對(duì)于前緣冷卻，在一定范圍內(nèi)，噴氣比越大過余溫比越低。但是當(dāng)噴氣比過大時(shí)，冷氣射流具備了穿越壁面附面層的能力,這樣射流就不易在冷氣孔出口附近貼附于壁面，導(dǎo)致過余溫比上升。
　　在噴氣比M=1.5時(shí)，設(shè)計(jì)了三種非對(duì)稱端壁形式，本文研究了引入非對(duì)稱端壁后，端壁表面及葉片表面的靜壓分布、能量損失、總壓損失等影響葉柵氣動(dòng)性能的主要參數(shù)的變化。采用本文的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的壓力側(cè)凸起