涡轮叶片新型微小通道气膜复合冷却结构设计研究

1144766066 · 发表于 2022-5-6 12:52:43

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雅宝题库解析：
随着涡轮前温度的不断提高，涡轮冷却系统需要新的冷却技术。着眼于微小通道冷却技术的发展，发挥微小通道冷却结构对提高换热的优越性，以及利用气膜冷却外保护的优势，本文提出了将微小通道和气膜冷却进行复合的新型冷却结构。利用数值模拟的方法，探讨不同的冷却结构形式对流动和换热的影响，研究的重点是微小通道和气膜孔的复合组织结构，主要进行了以下工作：1. 首先将新型冷却结构应用于涡轮导向器叶片上，设计不同的冷却气流组织结构，提出三种进气方式，分别为直通道进气、分枝结构进气和两端进气结构，并在初始结构设计的基础上不断进行结构优化；2. 将应用在导叶上的新型冷却结构与传统铸冷结构进行对比，研究表明：新型冷却结构的冷却效率高于铸冷结构的冷却效率，但是压力损失较大，新型结构不同的复合冷却方式对冷却效率和压力损失的影响不同，分枝小通道结构在平衡冷却效率和压力损失方面有着较好的效果；3. 在导叶设计的基础上，将新型冷却结构应用于涡轮工作叶片上，在旋转状态下，研究新型冷却结构的冷却效率的分布，研究表明：应用于动叶上的新型复合冷却结构的冷却效率高于传统的蛇行通道冷却效率；并且，旋转状态下的涡轮冷却效率低于静止状态下的冷却效率，随着转速的提高，冷却效率降低。研究表明，微小通道气膜新型复合冷却结构的冷却效率高于传统冷却结构的冷却效率，应用于涡轮冷却系统的前景是巨大的。本文研究的新型复合冷却结构对设计航空发动机新型涡轮叶片冷却结构有着较高的指导参考价值。

涡轮叶片新型微小通道气膜复合冷却结构设计研究

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