燃气涡轮篦齿叶顶流动传热特性的数值研究
以GE-E3型第一级叶栅为研究对象开展数值研究,基于高压涡轮常规凹槽叶顶提出新型叶顶结构.通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω湍流模型研究了篦齿结构和布局对叶顶流动传热特性的影响.数值预测的平叶顶的流场分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性.研究结果表明:篦齿叶顶可以有效降低中弦处的叶顶泄漏损失,篦齿形状对泄漏强度影响较小.此外,篦齿叶顶显著降低叶顶平均传热系数和热负荷,相比常规凹槽叶顶,前缘斜篦齿叶顶的平均传热系数降低了22.39%.在研究的新型叶顶结构中,倒梯形篦齿叶顶(I-TIP)具有最低的叶顶平均传热系数,梯形篦齿叶顶(T-TIP)具有最低的叶顶热流量,前缘斜篦齿叶顶具有最佳的气热性能.在叶顶凹槽前缘布置篦齿结构可有效降低叶顶换热系数.
涡轮叶片、篦齿、泄漏流、传热特性、数值模拟
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V263(航空制造工艺)
国家自然科学基金;国家科技重大专项
2022-10-09(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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