低壓渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、在現(xiàn)代高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,隨著燃?xì)獬鯗氐牟粩嗵岣?渦輪葉片的冷卻技術(shù)也日益受到重視,葉片冷卻技術(shù)對(duì)提高燃?xì)廨啓C(jī)出力和熱效率起著越來(lái)越重要的作用。交錯(cuò)肋內(nèi)冷結(jié)構(gòu)具有較好的冷卻效果,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工難度大、成品率低,因此,對(duì)交錯(cuò)肋冷卻結(jié)構(gòu)的研究具有重要的意義。
　　從國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)來(lái)看,對(duì)交錯(cuò)肋冷卻結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了大量的研究,并取得了很多重要的結(jié)論。但是,對(duì)該冷卻結(jié)構(gòu)的換熱和壓力損失構(gòu)成情況研究的還不夠深入,因此,

2、進(jìn)一步對(duì)換熱和壓力損失的組成部分進(jìn)行量化有利于交錯(cuò)肋冷卻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)。
　　本文以簡(jiǎn)化的平板交錯(cuò)肋、梯形交錯(cuò)肋和采用交錯(cuò)肋作為內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的低壓渦輪葉片為研究對(duì)象,利用商用ANSYS軟件對(duì)這三類不同結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行數(shù)值模擬,分析換熱和壓力損失情況,并通過(guò)在副通道交叉位置添加擾流柱的方法改進(jìn)交錯(cuò)肋,以簡(jiǎn)化交錯(cuò)肋結(jié)構(gòu);將優(yōu)化后的交錯(cuò)肋結(jié)構(gòu)應(yīng)用到低壓渦輪葉片中進(jìn)行氣熱耦合計(jì)算,分析改進(jìn)后的交錯(cuò)肋結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪葉片的冷卻效果。
　　研究結(jié)

3、果表明,在平板交錯(cuò)肋結(jié)構(gòu)中,換熱面積、折轉(zhuǎn)處沖擊及對(duì)下游的擾動(dòng)和副通道的擾動(dòng)對(duì)換熱的影響分別約為73％、15%和12%;交錯(cuò)肋通道和折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、折轉(zhuǎn)處沖擊及對(duì)下游的擾動(dòng)和副通道擾動(dòng)對(duì)總壓損失的影響分別約為60%、32%和8%;在副通道交叉位置添加擾流柱可以強(qiáng)化擾動(dòng)而顯著提高換熱能力。在梯形交錯(cuò)肋結(jié)構(gòu)中,收縮截面會(huì)降低二次換熱面面積和提高壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù);當(dāng)梯形面傾角1.5o時(shí),冷卻效果較采取相同改進(jìn)措施的平板交錯(cuò)肋大約低5%。在低渦輪葉片中采