涡轮叶片吸力面上收敛缝形孔气膜冷却对叶栅气动损失的影响

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1、第31卷第7期航空学报．V01．31No．72010年7月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJuly2010文章编号：1000—6893(2010)07—1312—06涡轮叶片吸力面上收敛缝形孔气膜冷却对叶栅气动损失的影响姚玉1，张靖周1，何飞2，郭文3(1．南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)(2．洪都航空工业集团，江西南昌330024)(3．中国燃气涡轮研究院，四川成都610500)NumericalInvestigationonAerodynamicLoss

2、ofTurbineCascadewithConvergingSlotHoleFilmCoolingatSuctionSurfaceYaoYul，ZhangJingzhoul，HeFei2，GUOWan3(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．HongduAviationIndustryGroup，Nanchang330024．China)(3．C

3、hinaGasTurbineEstablishment，Chengdu610500。China)摘要：运用RNG湍流模型对具有气膜冷却的涡轮叶栅通道内部的三维流场进行了数值模拟，分析在叶栅通道主流人口雷诺数Re=4×105～6×105和二次流吹风比M一0．5～3．0范围内，沿吸力面3个典型弦向位置处(分别对应叶栅通道喉部上游、喉部和喉部下游)开设收敛缝形孔对叶栅通道损失系数的影响。计算结果表明：冷气喷射仅对孔附近区域的压力系数产生影响；位于喉部上游位置收敛缝形孔的能量损失及总压损失系数最低，大部分工况中位于喉部下游位

4、置收敛缝形孔的损失系数最高；与圆形孔相比，位于喉部上游位置收敛缝形孔既具有好的冷却效率又具有低的损失系数。关键词：收敛缝形孔；气动损失；气膜冷却；涡轮叶栅；吸力面中图分类号：V231．1文献标识码：AAbstraet：Thethree-dimensionalturbulentflowinaturbinecascadewithbladefilmcoolingisnumericallyin—vestigatedusingaRNGturbulencemodelunderdifferentReynoldsnumbersran

5、gingfrom4×105tO6×105andblowingratiosrangingfrom0．5to3．0．Theinfluenceoftheconvergingslotholelocationatthebladesuctionsurface(correspondingtOtheupstreamofthethroat，thecascadethroatandthedownstreamofthethroat)ontheaerodynamiclossoftheturbinecascadeisinvestigated．R

6、esultsshowthattheinjectionfromtheconvergingslotholeshaseffectonlyonthepressurecoefficientdistributionnearthefilmcoolingholes．Thekineticlossandtotalpressurelossinducedbytheinjectionfromthefilmholeslocatedattheupstreamofthethroatarelowerthanthoseinducedbytheother

7、tWOlocations，whiletheaerodynamiclosscoefficientscorrespondingtOthedownstreamofthethroatlocationarethelargestinmostcases．Comparedwithcylindricalholes，thecon-vergingslotholesattheupstreamofthethroatexhibitbothhighercoolingeffectivenessandloweraerodynamiclosscoeff

8、icient．Keywords：convergingslothole；aerodynamicloss；filmcooling；turbinecascade；suctionsurface气膜冷却因其固有的高效冷却特性已被广泛地应用于涡轮叶片上，虽然注入的冷气降低了叶片表面的温度，但冷气喷射却会带来叶栅通道的气动损失，即气膜出流与主流的掺混损失以及