带有气膜出流的涡轮转子叶片外换热特性研究

admin · 发表于 2022-9-5 12:30:57

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雅宝题库解析：
随着涡轮进口压力和温度的提高，涡轮热端部件的热环境越来越恶劣。对于涡轮转子叶片而言，由于高温燃气直接在其表面流动，其冷却题目也尤为重要。叶片涡轮叶片表面的换热系数分布不但取决于叶栅通道中主流的流动特征，而且受到各种通道二次流的影响。通过布置在叶片表面的多排气膜孔，实施气膜冷却，能够对涡轮转子叶片提供有效的热防护。利用数值模拟方法，本文首先对实际涡轮转子叶栅通道中流场进行了分析，对主流流动与二次流结构有了全面的了解，并在此基础之上得到了涡轮不同工作状况下，转子叶片表面的换热系数分布。进一步通过3倍放大模型，研究了叶栅进口Re数与出口Ma数对叶片表面换热分布的影响，发现随着叶栅进口Re数的增大，叶片整体换热强度增加；随着出口Ma数增大，叶片表面气流超音的区域，局部换热减弱。在了解叶片表面换热系数分布的基础上，对一种涡轮叶片全气膜孔的布置，对比了不同平均吹风比情况下的气膜冷却效果，发现当吹风比较小时，能形成较好的气膜覆盖，最佳吹风比在1.1~1.4左右。针对工程实际应用，探讨了当前气膜孔设计的合理性。为了对低速下的叶片放大模型进行换热系数测量，本文利用一种新的半无限大瞬态实验方法：“线性初始温度法”，设计了低速风洞瞬态实验方案，并对实验中应用的瞬态液晶测试技术进行了探讨。利用此实验技术测得的转子端壁换热系数分布，所得结果符合对端壁二次流结构的认识，并提供了良好的叶栅通道流场可视化。

带有气膜出流的涡轮转子叶片外换热特性研究

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