涡轮叶片吸力面上收敛缝形孔气膜冷却效率的数值研究

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1、第31卷第6期航空学报V01．31No．6201O年6月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTlCASINICAJune2010文章编号：looO一6893(2010)06—1115—06涡轮叶片吸力面上收敛缝形孔气膜冷却效率的数值研究姚玉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T业集团，江西南昌330024)(3．中国燃气涡轮研究院，四JII成都610500)NumericalInvestigationonFilmCoolingEffectivenessofConvergingSlotHo

2、leatTurbineBladeSuctionSurfaceYaoYul，ZhangJingzhoul，HeFei2，GuoWen3(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering。NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．HongduAviationIndustryGroup，Nanchang330024，China)(3．ChinaGasTurbineEstablishment，Chengdu610500，China)摘要：运用RNG湍流模型

3、对叶片吸力面开设收敛缝形孔的冷却特性进行了数值模拟，分析在叶栅通道主流入口雷诺数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)开设收敛缝形孔对气膜冷却效果的影响。计算结果表明：各位置处收敛缝形孔吸力面的冷却效率随着吹风比和主流入口雷诺数的增大而逐渐升高；与圆形孔相比，各位置处收敛缝形孔沿流向的冷却效率均得到有效改善，且在展向上的分布较均匀；在相同的主流入口雷诺数和二次流吹风比下，位于喉部上游位置的收敛缝形孔冷却效率大都高于其他位置。关键词：收敛缝形孔；气膜冷却；冷却效率；吸力

4、面；涡轮叶片中图分类号：V231．1文献标识码：AAbstract：ThefilmcoolingcharacteristicsofaconvergingslotholeonthebladesuctionsurfaceofaturbinearenumericallyinvestigatedusingtheRNGturbulencemodelunderdifferentturbinecascadeinletReynoldsRum—bers(rangingfrom4X105tO6×105)andblowingratios(rangingfrom0．5to3．0)．Thei

5、nfluenceoftheIo—cationoftheconvergingslotholeatthebladesuctionsurface(correspondingrespectivelytotheupstreamofthethroat，thecascadethroatandthedownstreamofthethroat)onfilmcoolingeffectivenessisinvestigated．Theresultsshowthattheconvergingslotholecoolingeffectivenessindifferentlocationsal

6、lincreaseswiththeincreaseofthemainstreamReynoldsnumberandcoolantblowingratio．Comparedwiththecylindricalhole，theconvergingslotholecoolingeffectivenessisimprovedobviouslyandmoreuniforillinlateralvariationinalllocations．Underthesamecondition，thecoolingeffectivenessoftheconvergingslotholea

7、ttheupstreamofthethroatisnearlyalwayshigherthanthatintheotherlocations．Keywords：convergingslothole；filmcooling；coolingeffectiveness；suctionsurface；turbineblade随着高性能涡轮发动机技术的发展，高压涡轮进口温度不断升高以获得更高的热效率，为了保证涡轮的正常工作，必须对叶片进行有效的冷却。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，成为航空燃气涡轮发动机高温部件的主要冷却措施之一。近年来，国内外对