某新型切向气膜冷却叶片流场与性能研究

《某新型切向气膜冷却叶片流场与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第55卷第6期汽轮机技术VoJ．55No．62013年l2月TURBINETECHNOLOGYDec．2013某新型切向气膜冷却叶片流场及性能研究王凯，赵智源，孙燕平，刘轶(1华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045；2哈尔滨3--业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：提出一种新型气膜冷却叶片结构，旨在通过反曲率设计减少冷气射与主流的掺混作用，控制和优化掺混后的流场结构。建立了不同喷射角度的叶片三维实体模型，研究了不同喷射角度下新型叶片的气动性能、冷却效率，结果表明3O。角

2、喷射时气动效率最高，且冷却效率也较好。对比分析了冷气分布可知新型叶片中，冷气射流可很好地填补反曲率造成的空缺进而完善气动边界。详细分析了冷却孔附近的流动结构，结果表明气膜冷却射流进入主流区后受到明显抑制，没有形成典型的肾形涡，与主流的掺混作用大大减少，仅限制在壁面附近与相邻冷气射流相互干扰形成新的涡流结构。关键词：切向射流；气膜冷却；冷却效率；流场结构分类号：TK471文献标识码：A文章编号：1001—5884(2013)06-0401-04InvestigationOfFlowFieldand

3、PerformanceofTangentialFilmCoolingofGasTurbineBladesWANGKai，ZHAOZhi-yuan，SUNYan-ping，LIUYi(1NoAhChinaElectricPowerResearchInstituteCompanyLimited，Beijing100045，China；2DepartmentofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，Ch

4、ina)Abstract：Bymeansofreversecurvaturemethod，anewfilmcoolingbladestructure，whichweakensthemixingprocessofcoolinggasandmainstream，hasbeenputforthtocontrolandoptimizetheflowfieldstructure．Theaerodynamicperformanceandcoolingefficiencyareinvestigatedinth

5、epresenceofaseriesofdifferentinjectionangleinthree—dimensionalmodels．Itisshownthattheaerodynamicperformanceisatitsmaximumwithgoodcoolingeficiencywhentheinjectionangleis30deg．Comparingthecoolingairdistributionbetweenthenewandtheoriginal，itindicatestha

6、tthecoolinggascanperfectlyfillthecovemadebyreversecurvaturemethodtoformtheaerodynamicboundary．Detailedanalysisofflowstructurenearthecoolingholesuggeststhatthekidneyvo~exisdestroyedinthisnewtypeblade，theinteractionbetweencoolantjetandmainstreamisdecre

7、ased，andonlyanewvortexisgeneratednearthebladewallintheregionbetweentwoneighboringholes．Keywords：tangential；filmcooHng；coolingeficiency；flowstructure些研究表明，对于给定喷射角度的单孔或单列孔冷却，冷气U日U吾孔附近的冷却效率随着吹风比的增加而增加，直到达到某特定值，之后冷气射流将背离叶片表面流动，冷却效率也将降冷气射流的流动及其与主流之间的相互影响机

8、理非常低。在此基础上文献[2]给出了典型冷气射流后的涡系结构复杂，是气膜冷却研究的重要关注点之一⋯。文献[2]给出图，文献[7—9]分析了图中反旋转涡对的产生原因。文献典型平板冷气射流进入主流后产生的涡系结构图，基本反映[1O一13]对单个和一列圆形孔的气膜冷却进行了不同喷射了冷气射流与主流之间相互作用后冷气孔周围流场的主要角度、吹风比以及孔布局条件下的系列研究，预计完成126特征。复杂的掺混作用必将对壁面附面层流动产生很大的种方案的气膜冷却实验，建立圆形孔气膜冷却实验数据库并影响，关系到涡轮整