气膜孔布置对透平端壁冷却和气动性能影响的研究

作     者：刘钊 丁玉强 谢晔航 张韦馨 丰镇平 LIU Zhao;DING Yuqiang;XIE Yehang;ZHANG Weixin;FENG Zhenping

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 

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8期

页      面：22-33页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家科技重大专项资助项目(2017-Ⅲ-0009-0035) 

主　　题：透平端壁 气膜冷却 气膜孔布置 

摘      要：为了研究燃机透平端壁气膜冷却特性,对存在装配间隙泄漏流条件下端壁不同气膜孔布置的气膜冷却进行了分析。采用压敏漆技术对端壁气膜冷却效率进行了测量,并利用实验结果对湍流模型进行了校核;对所研究模型的网格无关性进行了验证,在此基础上,采用实验给定的边界条件,研究了存在装配间隙泄漏流的端壁在不同气膜孔布置下的气膜冷却特性及气动损失特性,详细分析了5种冷气吹风比(M=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5)和4种气膜孔布置下端壁气膜冷却特性和气动特性。结果表明:对于气膜孔布置A(S=0.065C_(ax),γ_(2)=-56.6°,S为第二组气膜孔到装配间隙的距离,C_(ax)为叶片轴向弦长,γ_(2)为第二组气膜孔复合角),吹风比为0.5时,端壁气膜冷却效率最大,随着吹风比的增大,气膜孔出口冷气脱离端壁表面,气膜孔周围的气膜冷却效率下降;4种不同气膜孔布置下叶栅出口处近端壁区域的总压损失系数均随着吹风比的增大而降低,其中气膜孔布置A的降低幅度最大;低吹风比(M=0.5)时,气膜孔布置对端壁气膜冷却特性影响较小;高吹风比(M=2.5)时,气膜孔布置D(S=0.1C_(ax),γ_(2)=30°)端壁气膜冷却效率最高。