渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)傳熱性能的數(shù)值研究.pdf

1、在航空燃氣渦輪發(fā)動機的發(fā)展過程中，為提高發(fā)動機的熱力循環(huán)效率和推重比，渦輪進口燃氣溫度不斷被提高。為滿足渦輪進口溫度不斷提升的需求，除了不斷發(fā)展渦輪葉片新材料和新工藝以外，決定性的因素之一是發(fā)展先進的高效強化冷卻技術(shù)。當(dāng)多種冷卻方式被集成到一個葉片中時，整個葉片內(nèi)部冷卻通道中的冷氣流動和換熱特性將變得復(fù)雜，因此針對氣冷渦輪葉片的傳熱特性進行相關(guān)的研究是十分重要的。
　　本文針對一個特定的渦輪導(dǎo)向葉片，設(shè)計了三種不同的冷卻結(jié)構(gòu)，并利

2、用Fluent軟件對三種冷卻結(jié)構(gòu)的流動和換熱特性進行了數(shù)值研究，該冷卻結(jié)構(gòu)中包括氣膜冷卻、沖擊冷卻、肋壁強化換熱、擾流柱強化換熱以及對應(yīng)的不同彎折通道，通過對比分析可知，合理地組織氣流流動，對增強葉片的換熱效果，減少冷氣用量，提高燃氣進氣溫度能起到積極作用。
　　其次，對敷設(shè)熱障涂層的氣冷葉片溫度分布進行了三維流-固-熱共軛計算，分析了熱障涂層厚度對葉片金屬基體表面溫降水平的影響，同時對比了有/無考慮燃氣與葉片表面輻射換熱時的葉片

3、表面溫度分布差異。結(jié)果表明：隨著熱障涂層厚度的增加，葉片表面溫度明顯下降，均勻性也隨之提高；在無熱障涂層保護時，葉片表面溫度受輻射換熱的影響最大，溫度升高最明顯，而在敷設(shè)熱障涂層后，溫度雖有升高，但相比之下較??；考慮輻射換熱后，熱障涂層的保護作用大大提高，在熱障涂層厚度為0.25mm時，與未考慮輻射換熱相比，溫降最大提高了97K，所以在實際的高溫高壓渦輪葉柵耦合換熱中，輻射換熱是不容忽視的。
　　最后，對渦輪葉片吸力面上兩種氣膜孔