等离子体激励下的凹槽叶顶气膜冷却性能

摘要：

通过将等离子体激励力耦合至雷诺时均 NS 方程组的动量方程中,数值研究了等离子体控制下的燃气透平凹槽叶顶的气膜冷却性能,分析等离子体激励强度、激励频率对凹槽叶顶气膜冷却效率和总压损失的影响,提出了一种改善凹槽底部冷却气膜覆盖的非均匀等离子体控制策略,阐明了等离子体激励对叶顶间隙内冷热气流的作用机制.研究结果表明:凹槽下游等离子体激励可有效抑制上游冷气对下游冷气的卷吸,且抑制作用随着激励强度、激励频率的增加而增强.激励强度较小时,上游冷气未对下游冷气造成卷吸,尾缘处气膜冷却性能较好;随着激励强度增大,尾缘冷气被上游冷气吹离凹槽底部,但中部气膜冷却性能较好.激励强度Ds 为 204 时,凹槽底部平均气膜冷却效率相比无激励时提升了 25.11%.激励频率与激励强度对叶顶气膜冷却性能的影响规律类似.当激励强度Ds 为 156,激励频率Dθ为 6.25 和Dθ为 8.75 时,凹槽底部平均气膜冷却效率相比于无激励时分别提升了 28.71%和 29.27%.施加非均匀等离子体控制时,凹槽底部平均气膜冷却效率比无激励时提升了 39.12%.施加等离子体激励后,叶栅总压损失几乎不变.

关键词：燃气透平、凹槽叶顶、等离子体激励、气膜冷却

所属期刊栏目：58

分类号：TK474.7(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金52076165

在线出版日期：2024-01-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：42-53