涡轮叶片凹槽状叶顶非定常流动传热特性的数值研究

作     者：杜昆 李军 DU Kun LI Jun

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 先进航空发动机协同创新中心北京100191 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2017年第38卷第3期

页      面：551-558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(51376144) 

主　　题：涡轮叶片 凹槽叶顶 非定常泄漏流 传热特性 数值模拟 

摘      要：为了研究涡轮叶片凹槽状叶顶的非定常流动传热特性,以GE-E3第一级静叶和动叶为研究对象,采用ANSYS-CFX数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω紊流模型。数值预测的叶顶换热系数分布与实验数据吻合良好,从而验证了数值方法的可靠性。数值计算结果表明:静叶尾迹对动叶顶部的流动和换热特性影响显著。压力面侧前缘区域和吸力面中间位置的流场受动静干涉影响显著。叶顶表面的换热系数脉动主要出现在靠近前缘的凹槽底部表面和再附着线附近及吸力面侧肩壁。靠近动叶尾缘区域的换热系数脉动同时受动静干涉作用和下游流场的影响。定常计算得到的换热系数在前缘冲击区和分离线附近高于非定常时均值,在压力面侧肩壁附近小于非定常时均值。定常计算得到的平均换热系数要高出非定常计算结果3.5%。