透平动叶多凹槽叶顶气膜冷却特性的研究

作     者：李冯 贾哲 张韦馨 刘钊 石䶮 丰镇平 LI Feng;JIA Zhe;ZHANG Weixin;LIU Zhao;SHI Yan;FENG Zhenping

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国联合重型燃气轮机技术有限公司北京100015 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2022年第56卷第8期

页      面：149-159页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家科技重大专项项目(2017-Ⅲ-0009-0035) 

主　　题：燃气透平 叶顶 气膜冷却 压力敏感漆 

摘      要：为了提高透平动叶叶顶的气膜冷却性能,并降低由叶顶泄漏流引起的泄漏损失,开展了多凹槽叶顶气膜冷却特性研究。采用试验测试和数值模拟相结合的方法,研究了燃气透平动叶不同结构多凹槽叶顶的气膜冷却特性与气动特性,其结构包括单凹槽、二凹槽、三凹槽和四凹槽4种叶顶形式。在主流进口雷诺数为1.75×10^(5)条件下应用压力敏感漆技术获得了1.0、1.5和2.0等3种吹风比下多凹槽叶顶表面的气膜冷却有效度分布,并采用经过校核的数值方法辅助分析了叶顶间隙内的流场结构及其气动性能。结果发现:多凹槽叶顶内的肋片改变了叶顶的流场结构,阻挡了冷气向下游发展。相比于传统的单凹槽叶顶,四凹槽叶顶在吹风比较大时能够提高叶顶中部的冷却效果,但在叶顶中后部依旧是单凹槽叶顶的冷却效果最好。同时,多凹槽叶顶能够显著降低叶栅的气动损失,相比于传统的单凹槽叶顶,二凹槽、四凹槽叶顶总压损失系数值分别降低了17.9%、20.9%。