某燃?xì)鉁u輪高壓級(jí)葉柵冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及氣熱耦合數(shù)值模擬.pdf

1、先進(jìn)燃?xì)鉁u輪為了獲得更高的效率，不斷提高渦輪入口燃?xì)鉁囟?。然而隨著燃?xì)鉁囟鹊牟粩嗵岣撸~片熱負(fù)荷增大，溫度隨之上升，熱應(yīng)力也不斷增大，對葉片產(chǎn)生了極大的危害，因此為了保證葉片的安全運(yùn)行、提高其使用壽命，采用先進(jìn)冷卻技術(shù)降低渦輪葉片溫度也就成為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)研制的重點(diǎn)。本文針對某型燃?xì)鉁u輪高壓級(jí)葉柵的熱負(fù)荷特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了該級(jí)高壓導(dǎo)葉和動(dòng)葉的冷卻結(jié)構(gòu)，并通過氣熱耦合數(shù)值模擬，對此冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流動(dòng)與傳熱分析。
　　本文對高壓級(jí)導(dǎo)葉的前緣采用

2、氣膜--沖擊復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)，中腔是沖擊冷卻，尾緣采取劈縫形式，應(yīng)用條形通道加強(qiáng)換熱效果。高壓級(jí)動(dòng)葉的前緣及中部采用壁面遍布擾流肋的蛇形通道結(jié)構(gòu)，尾部則用類“井”字形結(jié)構(gòu)強(qiáng)化換熱。筆者利用三維造體軟件 UG NX5.0并結(jié)合了參數(shù)化造型方法進(jìn)行冷卻結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模，利用ICEM劃分網(wǎng)格，最終應(yīng)用ANSYS CFX對此燃?xì)鉁u輪高壓級(jí)葉柵進(jìn)行了氣熱耦合數(shù)值模擬。
　　通過 CFD模擬得到了導(dǎo)葉和動(dòng)葉葉片溫度場，并結(jié)合燃?xì)?、冷氣的壓力分布、?/p>

3、動(dòng)過程、換熱系數(shù)及熱流密度等氣動(dòng)、傳熱參數(shù)分析了冷氣對于葉片換熱的影響，結(jié)果表明：冷卻氣膜孔較好的覆蓋了導(dǎo)葉的外表面，減少了葉身與燃?xì)獾膿Q熱量，沖擊冷氣的噴射強(qiáng)化了內(nèi)壁面沖擊區(qū)域的換熱系數(shù)，提高了內(nèi)壁面與冷氣的換熱量，有效的降低了葉片溫度。導(dǎo)葉尾緣區(qū)域的條形通道，即增大了換熱面積，又加強(qiáng)了擾流，提高了內(nèi)壁面換熱系數(shù)，因此提高了換熱量，達(dá)到了冷卻要求；動(dòng)葉的蛇形通道結(jié)構(gòu)提高了冷氣的利用率，通道內(nèi)壁面上大量的擾流肋加強(qiáng)了對冷氣的擾流作用，提