气膜冷却孔型作用的实验研究

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1、浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：渺伽．幻签字日期：加l岬年j月巧日0IIIIIIIIIIIIIIIIIl学位论文版权使用授权书Y2551679本学位论文作者完全了解逝婆垄王太堂有权保留并向国家

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3、片受到的热载荷和机械载荷也随之增大，会大幅度降低涡轮叶片的使用安全性和寿命。因此，对涡轮叶片进行冷却保护具有重要的作用。气膜冷却是涡轮叶片最重要的冷却技术之一，改善其绝热效率对现代燃气轮机的改进设计具有重要的意义。本文以优化气膜冷却参数，提高气膜冷却绝热效率为主要目的，将气膜冷却做为研究对象，基于红外热像技术，实验研究了不同孔型作用对平板气膜冷却效果的影响。在6个吹风比为M=O．3、0．5、0．7、1．0、1．5和2．O时，将不同射流注入角条件a=300、60。、900及不同复合角条件11=150、300

4、、90。的气膜冷却平板分别进行了单孔和单排孔实验，同时对a=300的顺排和叉排孔平板进行了气膜冷却实验，获得了大量的相关实验数据。选取了无复合角a=300的单排气膜孔，在与实验相同的射流参数下进行了数值模拟计算，并与实验结果相比较。详细分析总结了各实验条件下的相关数据得到了如下结论：(1)在不同射流注入角单孔射流条件下，a-=30。时的气膜冷却绝热效率要优于其他两个角度，在气膜孔下游近场区域小吹风比的冷却效率较高，而远场区域大吹风比的冷却效率稍好。(2)不同射流注入角单排射流时，由于相邻孔之间的冷却气体相

5、互作用，冷却效率比单孔时要好，但是在气膜孔附近孔与孔之间的位置存在冷却死区。(3)在不同复合角射流条件下，由于横向射流分量的存在，冷却射流随着复合角度的偏转往横向偏移，增大了冷却气体的横向覆盖面积，并且降低了沿主流来流方向的射流分量，冷却气体具有更好的附壁性。与简单无复合角的气膜冷却绝热效率相比要高。(4)不同复合角气膜孔单排布置时，绝热效率相对于单孔时整体提高，孔与孔之间的冷却死区随着复合角度的增大而减小，当15=90。时气膜冷却效果最好。(5)两种双排孔条件下射流时，由于前后两排气膜孔的作用，气膜孔下

6、游区域的绝热效率明显提高，孔与孔之间的冷却死区也得到了很好的改善。叉排时冷却死区几乎消失，此时具有最佳的气膜冷却效果。(6)运用数值模拟方法计算了a=30。的气膜孔为单排时的平板气膜冷却并与实验结果进行比较分析，结果表明所选实验模型是正确的。关键词：平板气膜冷却、孔型、吹风比、绝热效率、实验研究浙江理工大学气膜冷却孔型作用的实验研究ABSTRACTAsanewefficientpowerplant，gasturbineisusedineveryareaofdomesticeconomyandnationa

7、ldefense．Thethermalefficiencywouldimprovewiththegasturbineinlettemperatureincreases．However，withtheincreaseofinlettemperature，thethermalloadandmechanicalloadeffectonthegasturbinebladeincrease，willreducethesafetyofthebladeanditsservicelife．Soitisverynecess

8、arytocoolandprotecttheturbineblade．Oneofthemostimportantcoolingtechnologyofgasturbinebladeisfilmcooling．Toimprovethefilmcoolingadiabaticefficiencyhasimportantsignificanceondesigningandimprovingthemoderngasturbine．To