上游台阶结构对跨声速透平叶栅端壁气膜冷却性能的影响

摘要：

为了评估上游台阶结构对端壁气膜冷却性能的影响,采用商用CFD软件ANSYSFLUENT数值研究了上游后向台阶结构对跨声速透平叶栅端壁上游双排离散气膜孔冷却效率的影响.模拟某工业燃气透平真实运行工况(进口湍流度Tu=16％、出口马赫数Maex=0.85、出口雷诺数Reex=1.5×10 6),采用基于两类热边界条件模型的壁面换热系数和绝热冷却效率数值预测方法,计算分析了在设计工况吹风比为2.5下,具有不同上游台阶高度(△H=0,3,6.78,10 mm)的跨声速透平叶栅端壁热负荷分布、气膜冷却效率分布和近端壁二次流场结构.研究结果表明:上游台阶结构改变了近端壁流场,在台阶下游形成强度较大的空腔涡等复杂涡系结构,显著影响了端壁的热负荷和冷却气膜覆盖分布;随上游台阶高度的增加,叶栅通道上游端壁传热逐渐增强,形成显著的奈状高传热区;端壁冷却效率呈现先增大后减小的变化趋势,在△H=6.78 mm时,端壁气膜覆盖效果最好;在△H=10 mm时,上游离散孔冷却射流被限制在近吸力面三角区域,端壁冷却效率低于无进口台阶结构.

关键词：上游台阶结构、双排离散气膜孔、端壁传热、气膜冷却

所属期刊栏目：54

分类号：TK474.4(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51776152

在线出版日期：2020-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1-8