燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性研究

摘要：

采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes（RANS）和k ω紊流模型的方法研究了燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性。通过比较4种紊流模型的数值结果与GE E 3实验数据，验证了采用标准k ω紊流模型可以有效地模拟叶顶间隙的流动换热特性。计算分析了无气膜冷却时凹槽深度对叶顶间隙流动传热的影响特性。开展了凹槽状叶顶的气膜冷却几何结构参数气膜孔直径、气膜孔间距比、位置和吹风比对叶顶流动传热特性的影响。研究结果表明：无气膜冷却时，在1.5％叶高的叶顶间隙条件下凹槽深度为2％叶高时叶顶平均换热系数最高，凹槽深度继续增加，表面平均换热系数迅速降低。对于凹槽状叶顶气膜冷却特性的研究表明：在气膜孔叶顶中弧线布置方式下，吹风比为1.0时气膜冷却效率最好；在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比为1.0时气膜孔直径越大冷却效果越好；在吹风比是1.0时气膜孔布置在靠近吸力面侧时冷却效果最差；在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比是1.0时，间距比为5时凹槽状叶顶的气膜冷却效果达到最佳。

关键词：燃气透平、凹槽状叶顶、气膜冷却、数值模拟

分类号：TK472(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51106123;中央高校基本科研业务费专项基金。

在线出版日期：2014-04-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：27-31