旋转对复合角度气膜冷却叶片的数值模拟.pdf

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1、第53卷第3期V01．53No．3汽轮机技术2011年6月TURBINETECHN0L0GYJun．201I旋转对复合角度气膜冷却叶片的数值模拟李少华，李知骏，王梅丽，郭婷婷(1东北电力大学，吉林132012；2北京国电龙源环保工程有限公司，北京102206)摘要：采用Realizable一s紊流模型并结合SIMPLEC算法，对前缘复合角度d=30。=45。，口=90。=45。的动叶栅在不同旋转状速度下的气膜冷却效率进行计算。分析了不同转速、吹风比、叶片前缘射流角度对气膜冷却效率的影响。计算结果表明：旋转导致冷却射流向叶顶偏移，转速越高气膜冷却效率越低；高转速时叶盆区域有回流涡旋形

2、成；高吹风比使得冷却射流在吸力面的贴壁性变差；比较两种前缘冷气喷射角度的计算结果可以看出，前缘冷却气流喷射角度较小时的气膜冷却效果较好。关键词：气膜冷却；非定常尾迹；数值模拟；复合角度；冷却效率分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)03-0164-03NumericalSimulationStudyontheEffectofRotationonFilmCoolingofBladeswithCompoundAngleHolesLIShao．hua，LIZhi．jun，WANGMei．1i，GUOTing．ting(1NortheastDianliUn

3、iversity．Jilin132012．China；2StatePowerLongyuanEnvironmentEngineeringofBeijing，Beijing102206，China)Abstract：FilmcoolingeffectivenessofrotatingturbinebladeswithcompoundangleholeshasbeeninvestigatedbynumencMsimulation．Calculationsofmovingbladesunderdifferentrotationalspeedconditions．Theefectofrot

4、ationalvelocity，blowingrateandincidenceangleofthecoolingairjetatleadingedgeonfilmcoolinghavebeenanalyzed．Calculationresultsshowthatrotationcausesfilmcolingjetflowskewtobladestip．Colingefectonthesurfacetodropthequickertherotationthelowerthecoolingefect．Inhighspeedreversedflowappearedinthebottom

5、pressuresunCace，coolingjetbadinwalladherencecharacteristiconsuctionsurfacewheninhighblowingrate．Thereisthebetterfilmcoolingefectivenesswiththesmallerietangleoftheleadingedge．Keywords：fdm—cooling；unsteadywakes；numericalsimulation；compoundangle；coolingefectiveness量，从而使分离区整体或者部分消退。郭婷婷等利用热线0前言风速仪系

6、统测量了对称面内的流动，得到了射流与主气流速度比R：2和尺：4的速度场和湍动能分布，并给出了不同工提高燃气透平人口温度是提高燃气轮机运行效率的最况下的射流轴线轨迹。韩振兴采用热敏液晶技术对燃气为有效的措施。但燃气轮机转子的进口温度已远比叶片材轮机气膜冷却特性进行了实验研究，通过实验数据分析得到料的熔点高，提高透平进口初温后必须采取更为有效的冷却了最优吹风比，并得出了换热系数和冷却效率的分布。方法对叶片等高温部位加以保护，以使其免受高温腐蚀和灼数值模拟已成为研究气膜冷却问题的重要手段。Dring伤。气膜冷却技术是对涡轮叶片实施防热保护的一个重要和Blair等”在低速旋转动叶模型上研究

7、了吹风比对叶片局措施。部气膜冷却效率的影响，并与平板气膜冷却的实验结果进行目前，对气膜冷却的研究取得了一些成果。Andreopou-了对比。李少华通过数值模拟分析了各种孔排结构在不los

8、】和Crabb较早使用热线和激光多普勒测速仪(LDA)同吹风比下对气膜冷却效率的影响。郭婷婷等人采用大对横向紊动射流问题进行了测量，分别得到了射流中的平均涡模拟对单个圆形喷孔横向紊动射流流动进行了数值研究，和脉动速度值。M．T．Scbobeiri等对一排高负荷低压涡模拟了吹风比M=2