冷却气流对涡轮叶栅气动特性影响的数值研究

《冷却气流对涡轮叶栅气动特性影响的数值研究》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、上海交通大学硕士学位论文冷却气流对涡轮叶栅气动特性影响的数值研究硕士研究生：陈小岭学号：1120209209导师：臧述升研究员申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterNUMERICALINVESTIGATIONSONTHEEFFECTSOFCOOLINGAIRONTHEAERODYNAMICPERFORMANCEO

2、FCASCADECandidate：XiaolingChenStudentID:1120209209Supervisor：Prof.ShushengZangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefense：February,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongU

3、niversity上海交通大学硕士学位论文冷却气流对涡轮叶栅气动特性影响的数值研究摘要燃气轮机压比与涡轮入口温度不断提升，对涡轮叶片的冷却技术提出了更高的要求。气膜冷却技术能够在高热负荷下有效地保护叶片，但气膜射流与主流之间的掺混是涡轮气动损失的重要来源。本文以两组涡轮叶栅为对象，数值研究了叶身气膜孔与尾缘劈缝冷气喷射的流动特性，揭示了几何与流动参数对掺混过程与叶栅气动损失的影响规律。在以涡轮导叶平面叶栅为对象，考察尾缘劈缝的冷气喷射对叶栅气动性能影响的研究中，分析了叶栅气动损失随冷气吹风比、劈缝宽度变化的特性。结果表明总压损失随

4、吹风比与劈缝宽度增大而降低；热力学能损失则随吹风比增大而升高，随劈缝宽度增大的变化规律与吹风比大小相关。以串列级环形叶栅为对象研究涡轮导叶尾缘劈缝的冷气喷射对下游动叶栅气动特性的影响，表明动叶栅进出口流场的周向不均匀性可随吹风比增大得到改善。在以涡轮动叶的环形叶栅为对象的研究中，考察了无气膜冷却的叶型气动特性及来流攻角对气动损失的影响规律。对比有无叶身气膜冷却掺混对叶栅气动性能的影响，表明带气膜冷却的气动损失比无气I摘要膜冷却时偏小。为了分析动叶带气膜冷却时的气动特性受主流与冷气流气动参数影响的规律，分别研究了来流攻角、转速与冷气

5、入口压力对叶栅损失与气膜冷却效率的影响，表明气动损失随吹风比增加先减后增。对气膜冷却掺混影响叶栅气动特性的研究，可为相关的实验研究与涡轮叶片冷却结构的设计提供参考。关键词：数值计算、气膜冷却、尾缘劈缝、气动特性、掺混损失、吹风比II上海交通大学硕士学位论文NUMERICALINVESTIGATIONSONTHEEFFECTSOFCOOLINGAIRONTHEAERODYNAMICPERFORMANCEOFCASCADEABSTRACTTheincreasingpressureratioandturbineinlettemperat

6、ureofgasturbinehaveraisedhigherrequirementsforthecoolingtechnologiesofturbineblades.Filmcoolingtechnologycaneffectivelyprotectthebladesathighheatload,butthemixingbetweenfilmcoolingairandmainstreamgasisanimportantsourceofaerodynamicloss.Inthispaper,twoturbinecascadeswe

7、reinvestigatedseparatelyandanumericalstudyonthecharacteristicsofjetflowfromfilmcoolingholesandtrailingedgeslotswasconductedtorevealtheeffectsofthegeometricalandaerodynamicparametersonthemixingprocessandthelossofcascades.Inalinearcascadeoflowpressureguidevane,aninvesti

8、gationontheeffectsoftheejectionfromtrailingedgeslotsontheaerodynamicperformancewastakenandthentheanalysisaboutchangesoftheca