涡轮叶栅气膜冷却流场的数值研究

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1、华北电力大学（北京）硕士学位论文涡轮叶栅气膜冷却流场的数值研究姓名：王虎齐申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：陈党慧20060101华北电力大学硕士学位论文摘要提高转子进口温度是改善燃气轮机性能和提高其经济性的重要途径，气膜冷却作为重要的冷却手段，在燃气涡轮中得到了最广泛的应用。为了设计一个能充分冷却涡轮高温叶片的系统，了解涡轮叶栅通道内流动的详细机理是很有必要的。本文以MunichArmedForcesUniversity的Ardey．S和Fottner．L的实验涡轮叶栅为研究对象，采用NUMECA公司的Fine／Tur

2、bo软件包对没有气膜冷却的涡轮叶栅以及叶片前缘具有两排气膜冷却孔的涡轮叶栅分别进行了详细的三维数值模拟，静压分布计算结果与实验结果得到了很好的吻合，从而验证了数值模拟的可信性。本文主要研究了叶栅端壁附近复杂的三维流场以及冷却孑L附近和冷却孔内的三维流场特性，分析了叶片表面气膜冷却的形成机理以及不同吹风比下冷气射流与主流之间的相互影响。关键词：涡轮叶栅，气膜冷却，数值模拟，流场特性ABSTRACTIncreasingrotorinlettemperaturesisasignificantapproachinraisinggastu

3、rbineengineperformanceandenhancingitseconomiccapability,asoneofkeycoolingmeans，filmcooling，hasbeenwidelyusedingasturbine。Todesignasystemthatmostefficientlycoolstheturbinehot—gasblade，itisnecessarytobettercomprehendthedetailedhot—gasflowphysicswithintheturbineitselfTh

4、ispaper’SstudyobjectisbasedontheexperimentturbinecascadebyArdey．SandFottner．LinMunichArmedForcesUniversity,usingtheFine／TurbosoftwareoftheBelguimcompanyNUMECA，simulatedaturbinecascadewithtworowcoolingholesinfrontofleadingedgeandwithoutfilmcoolingholes，andtheresultsfr

5、omsimulationshowthatthestaticpressuredistributionsagreewellwiththeexperiment，itshowthatthesimulationisbelievable．Thispapermainlystudiedthethree—dimensionalstreamfieldnearbytheend—wallofturbineandnearbythecoolingholesmadtheinsideoftheholes，besides，lalsoanalyzedtheform

6、physicsoffilmcoolingandtheinteractionofthecoolingflowandmainflowunderdifferentblowratio．KEYWORDS：turbinecascade，filmcooling，numericalsimulation，streamfieldcharacteristicWangHuQi(Thermalpowerengineering)Directedbyassociateprof．ChenDangHui华北电力大学硕士学何论文摘要提高转子进口温度是改善燃气轮机性

7、能和提高其经济性的重要途径，气膜冷却作为重要的冷却手段，在燃气涡轮中得到了最广泛的应用。为了设计一个能充分冷却涡轮高温叶片的系统，了解涡轮叶栅通道内流动的详细机理是很有必要的。本文以MunichArmedForcesUniversity的Ardey．S和Fottner,L的实验涡轮叶栅为研究对象，采用NUMECA公司的Fine／Turbo软件包对没有气膜冷却的涡轮叶栅以及叶片前缘具有两排气膜冷却孔的涡轮叶栅分别进行了详细的三维数值模拟，静压分布计算结果与实验结果得到了很好的吻合，从而验证了数值模拟的可信性。本文主要研究了叶栅端壁

8、附近复杂的三维流场以及冷却孑L附近和冷却孔内的三维流场特性，分析了叶片表面气膜冷却的形成机理以及不同吹风比下冷气射流与主流之间的相互影响。关键词：涡轮叶栅，气膜冷却，数值模拟，流场特性ABSTRACTIncreasingrotorinlettemperature