涡轮导叶压力面分区域复合角气膜冷却特性

作     者：张深 李国庆 刘浩 康忠 张燕峰 卢新根 ZHANG Shen;LI Guoqing;LIU Hao;KANG Zhong;ZHANG Yanfeng;LU Xingen

作者机构：中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2024年第39卷第3期

页      面：42-51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：国家自然科学基金(51976214) 航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(2022-B-Ⅱ-006-004) 

主　　题：涡轮导叶 气膜冷却 通道二次流 分区域复合角 气膜冷却效率 

摘      要：针对通道二次流造成涡轮叶片压力面气膜轨迹发生偏转的现象,提出了沿展向分区域布置复合角的设计概念。以高压涡轮导叶HS1A为研究对象,采用数值模拟的方法,在出口雷诺数为2.3×10^(5)的工况下,分析了二次流、复合角和吹风比对气膜冷却特性的影响。结果表明:近端区二次流产生的径向潜流具有促进气膜展向覆盖的能力,相较于叶中区提高了气膜孔出口下游的冷却效率,但也会加剧射流和主流的掺混,减小气膜的有效覆盖长度;针对不同展向区域的二次流大小,精细化布置各区域的气膜孔复合角,可以将气膜轨迹的偏转角度全部修正为0°,同时将平均气膜冷却效率提升了10.42%;复合角冷却模型在吹风比为0.5~1.0时具有较好的范围适用性,吹风比增大至1.3时气膜轨迹会发生反向偏转。