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小孔射流对涡轮叶栅气膜冷却影响的数值模拟
| 论文题名： | 小孔射流对涡轮叶栅气膜冷却影响的数值模拟 |
| 关键词： | 小孔射流;燃气轮机;涡轮叶栅气膜;冷却效率;数值模拟 |
| 摘要： | 燃气轮机的输出功率和效率随着涡轮进口温度的提高而增大,随着人们对燃气轮机功率和效率的不断追求,使得涡轮进口温度不断提高,现代发动机的涡轮进口温度已经达到1800K~2000K,远高于涡轮叶片的耐热极限,涡轮叶片受到的热负荷大大增加,因此对其采取有效的冷却措施是十分必要的。在整个冷却系统当中,气膜冷却是燃气轮机广泛采用的冷却措施,因此,细致的对燃气轮机气膜冷却进行系统的研究显得尤为重要。 本文根据某型燃气轮机第一级导叶的真实工作环境,将叶片进行三维简化,利用流体力学计算软件(CFD),采用SST湍流模型进行数值模拟。本文主要研究内容如下: 1.叶片前缘气膜孔冷却效率的研究。对叶片前缘靠近压力面侧气膜孔在不同吹风比、不同孔径、不同孔形以及三种复合角度的条件下,分别进行了气膜冷却效率、气膜有效覆盖比以及比流量的对比,并得出涡轮叶片前缘气膜孔在不同条件下的变化规律。 2.叶片压力面气膜冷却的研究。分别研究了压力面侧气膜孔在不同吹风比和不同孔径下,气膜冷却效率、有效覆盖比以及比流量三个参数的变化规律,为压力面气膜孔优化提供依据。 3.叶片吸力面气膜冷却的研究。文章对吸力面气膜孔在不同吹风比、不同孔径以及不同孔形的条件下的气膜冷却效率进行了系统研究,对比了在不同条件下气膜有效覆盖比以及比流量的变化,总结出在叶片吸力面侧布置气膜孔的最佳吹风比、最佳孔径以及最佳孔形的范围,为吸力面气膜孔的优化选择提供参考。 4.根据已有叶片模型,在叶片表面布置了12排气膜孔,分析比较了叶片前缘气膜孔在不同复合角度以及不同吹风比情况下叶片表面气膜冷却效率的分布,并对叶片中轴线处的冷却效率进行了对比,在此基础上,对前缘气膜孔进行优化设计研究,使前缘冷却效率得到较大的改善。 |
| 作者： | 孙绍海 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘学义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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