平面叶栅多凹槽叶顶倾斜圆柱孔气膜冷却与气动特性研究

作     者：贾哲 李冯 张韦馨 刘钊 石䶮 丰镇平 JIA Zhe;LI Feng;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：2023年第57卷第9期

页      面：10-21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：国家科技重大专项资助项目(2017-Ⅲ-0009-0035) 

主　　题：燃气轮机 多凹槽叶顶 气膜冷却 压力敏感漆 气动特性 

摘      要：为提高燃气透平动叶叶顶的气膜冷却有效度,并减少由叶顶泄漏流引起的气动损失,对带倾斜圆柱孔的多凹槽叶顶冷却与气动特性进行了研究,试验测量了多凹槽叶顶的气膜冷却特性,并对其气动特性进行了数值模拟分析。首先采用压力敏感漆技术,在4种吹风比(0.5、1.0、1.5和2.0)下,测量了4种多凹槽叶顶(凹槽数分别为1、2、3和4个)气膜冷却性能的变化规律;然后经湍流模型验证,采用与试验数据吻合最好的SST k-ω模型,分析了多凹槽叶顶的流场结构及气动损失。研究结果表明:多凹槽叶顶在叶顶区域前、中部具有更优良的气膜冷却有效度,同时对肩壁也有良好保护作用;由于多凹槽叶顶的肋能够阻挡冷气向下游流动,肋后能形成涡卷吸冷气,因而能够提高肋前和肋后的气膜冷却有效度;相较于单凹槽叶顶,多凹槽叶顶的气动损失较低,其中三凹槽叶顶的总压损失系数最小,最多比单凹槽叶顶的低9.3%。