輪機葉片冷卻過程的數(shù)值模擬與分析.pdf

1、近年來氣膜冷卻技術(shù)成為高溫燃氣透平的重要冷卻手段。但燃燒室出口的高溫燃氣通常有15％～20％的湍流度，同時伴隨有20％～30％左右周向和和徑向溫度不均勻分布，這使得燃氣整個流動過程非常復(fù)雜，再加上葉片形狀、通道等的影響，給氣膜冷卻過程的研究帶來了更大的難度，因此進行完全真實條件下的氣膜冷卻研究非常困難。
　　本文首先利用GAMBIT軟件建立了分別帶有三排冷卻氣孔和五排冷卻氣孔的燃氣輪機靜葉前緣氣膜冷卻過程的幾何模型，采用局部加密法

2、對射流孔部位采用局部加密法劃分網(wǎng)格，根據(jù)冷卻過程實際設(shè)定邊界條件，然后導(dǎo)入流體計算軟件FLUENT中，選用k-ε湍流模型，對靜葉前緣氣膜冷卻過程進行了模擬計算，考察了燃氣主流流速、不同冷卻射流孔不同布置、葉片射流角、射流半徑大小以及吹風(fēng)比等結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對冷卻過程的影響。結(jié)果表明:加入了冷卻流射流孔的葉片，均會在葉片表面形成一層氣膜，從而降低了葉片周圍流體的溫度，對葉片起到了較好的冷卻效果;當(dāng)孔排相同時，在主流速度分別為2m/s、5

3、m/s和10m/s時，冷卻效果與主流速度成反比例關(guān)系，即主流速度越大，對射流速度的擾動越大，所以冷卻效果越差?？讖讲煌⑸淞骺捉惶媾挪紩r的冷卻效果比相同孔徑的射流孔排布時冷卻效果要好;在本文模擬范圍內(nèi)，當(dāng)燃氣主流速度相同時，冷氣射流速度越大，氣膜冷卻效果越好。隨射流角度的增加，冷卻效果先增強后減小，氣膜溫度的平均變化范圍為750-850K，射流角為90°時的氣膜冷卻效果最好，最低至500K。隨射流孔半徑的增加，冷卻效果逐漸增強，射流孔太