用于燃氣輪機的平板氣膜冷卻孔型影響因素的研究.pdf

1、燃氣輪機應用于航空發(fā)動機、船舶、發(fā)電、冶金、化工、能源與動力工程等領域,燃氣輪機熱效率隨著進氣溫度的增加而提高,但葉片材料的耐高溫性能有限。因此必須對葉片進行冷卻保護。渦輪葉片冷卻一種比較重要的方法是氣膜冷卻技術。平板表面氣膜冷卻各個參數(shù)的研究相對簡單,并且平板模型的研究結果經(jīng)過稍許修正便可用于實際發(fā)動機的設計。氣膜冷卻的效果取決于氣膜孔附近區(qū)域的流動特性,由氣膜冷卻效率來衡量。
　　 本文的數(shù)值計算基于Fluent軟件平臺,采

2、用RNGκ-ε湍流模型,控制方程的離散采用有限體積法,壓力-速度耦合應用SIMPLEC算法,分離隱式求解穩(wěn)態(tài)Navier-Stokes方程,研究了圓柱孔、擴散孔和橫向擴散孔在不同吹風比、不同孔排布置方式時壁面冷卻效率、流場渦結構以及孔內流動結構,同時還研究了新型反渦孔的壁面冷卻效果和流場結構變化。
　　 研究結果主要包括:(1)雙排孔順排布置時,在所選取的4種吹風比下,相對于圓柱孔和擴散孔,橫向擴散孔和新型反渦孔的冷卻氣膜覆蓋區(qū)

3、域較大,底面孔中心線的冷卻效果均較好,且新型反渦孔的孔間冷卻效果始終最好;吹風比為0.5時,4種孔型孔中心線的冷卻效率相差不大;(2)圓柱孔射流隨著吹風比增大,冷卻效率減小,其它3種孔型則與之有相反的趨勢;(3)相同吹風比時,圓柱孔反向渦旋對的尺度最大;擴散孔和橫向擴散孔不同程度地抑制了渦強度,且隨著向下游延伸,渦中心逐漸遠離壁面,渦強度也不斷減弱,新型反渦孔兩側孔的存在也在一定程度上抑制了反向渦旋對;(4)孔的結構對孔內流動結構有影響