蒸汽冷卻葉片強(qiáng)化換熱研究.pdf

1、開(kāi)發(fā)先進(jìn)高效渦輪葉片冷卻技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。蒸汽冷卻葉片與傳統(tǒng)的空氣冷卻葉片相比有諸多優(yōu)點(diǎn)：一方面，蒸汽的熱容性能優(yōu)于空氣，其冷卻效率能保證葉片可承受更高的燃燒溫度；另一方面，蒸汽冷卻技術(shù)的應(yīng)用可以減少壓氣機(jī)中空氣的抽取量，有利于提高燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)的熱效率。 本文應(yīng)用Pro/E和ICEM軟件建立幾何模型及其計(jì)算網(wǎng)格，并利用全三維數(shù)值模擬軟件Fluent對(duì)渦輪葉片冷卻流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算中采用標(biāo)準(zhǔn)κ

2、-ε雙方程湍流模型和SIMPLE算法。具體工作如下： 1．單孔平板氣膜冷卻和陣列針肋通道的數(shù)值模擬?？疾炝瞬煌碉L(fēng)比時(shí)的絕熱溫比，發(fā)現(xiàn)M=0.5時(shí)氣膜冷卻的效果最好。增大進(jìn)口雷諾數(shù)，兩種排列的針肋通道強(qiáng)化換熱效果都隨之加強(qiáng)，順列針肋的加強(qiáng)效果更明顯。 2．氣膜—針肋復(fù)合式冷卻葉片的數(shù)值模擬。在上述研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)某渦輪第一級(jí)導(dǎo)葉設(shè)計(jì)了氣膜—針肋復(fù)合式冷卻葉片，優(yōu)化設(shè)計(jì)了氣膜排孔的位置、孔徑和針肋的排列方式，達(dá)到了較好的

3、冷卻效果。葉片表面溫度隨著冷卻空氣的增加而降低，不同氣膜排孔之間絕熱溫比的分布并不均勻。 3．沖擊—肋片式蒸汽冷卻葉片的數(shù)值模擬。對(duì)噴射冷卻孔的位置、角度和直徑進(jìn)行改進(jìn)，用最少的冷卻蒸汽來(lái)達(dá)到冷卻要求。增大蒸汽質(zhì)量流量時(shí)葉片表面溫度隨之降低，降低的趨勢(shì)越來(lái)越小。 增大或減小主燃?xì)夤ソ鞘沟脷饽ぁ樌邚?fù)合冷卻葉片冷卻效果變差，而對(duì)沖擊—肋片式蒸汽冷卻葉片幾乎沒(méi)有影響；兩種葉片在使用蒸汽作為冷卻工質(zhì)時(shí)的壁面溫度都比使用空氣冷卻