某型高压动叶冷却结构设计

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1、第52卷第6期汽轮机技术V01．52No．62010年12月TURBINETECHNOLOCYDec．2O10某型高压动叶冷却结构设计周洪儒，顾忠华，韩万金，刘占生(1哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001；2哈尔滨动力设备股份有限公司，哈尔滨150040)摘要：对某燃气涡轮高压动叶的冷却结构进行了参数化设计，应用分块的结构网格构造了涡轮内部复杂的冷却结构，进行网格分区时既保证高质量网格，又避免过多增加网格分区。对涡轮动叶栅流场进行了数值模拟，指出参数建模是气冷涡轮叶片设计方法进行工程化应用的前提条件。气膜冷却和带肋片的蛇形通道结构能够有效提高动叶片的

2、冷却效果，保护叶片正常工作。关键词：气热耦合；气冷涡轮；参数化；动叶分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：1001—5884(2010)06-0406-03HPRotorCoolingConfigurationDesignUsingParameterizedMethodZHOUHong—I1l，GUZhong—hua，HANWandin‘，LIUZhan—sheng(1SchoolofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2HarbinPowerEq

3、uipmentCompany，Harbin150040，China)Abstract：ThispaperimplementedcoalingconfigurationdesignoncertaingasturbineHProtorusingparameterizedmethod．Itwasconvenientforcomplicatedgasturbineblademodelingusiogparametersand'alsobenefitforthegeometrymodifyinlaterperiod．Parameterizedmodelingwasthefou

4、ndationofaircoolingturbinebladedesignmethodengineeringapplication．Notonlymeshqualityshouldbeawardedwhengeneratedcomplicatedcoolingconfigurationbladeds，butalsoincreasecalculationerrorarosebymanymeshblocks．Filmcoolingandserpentinepassagecouldeffectivelyenhancethecoolingefectivenessandpro

5、tectbladefromhightemperaturedamage．Keywords：conjugatebeattransfer；aircoolingturbine；parameterizedmethod；rotor涡轮叶片叶型经过了参数化，即成为了一种由函数表达0前言曲线的形式。相对于通常采用的一组离散点表达曲线的方法，函数表达的形式避免了由于离散点数量少、间距不合理、提高涡轮进口温度是改善发动机特性的关键技术之一。位置偏差等问题造成的插值误差，能够在造型过程中保证较随着涡轮进口温度的提高，发动机的单位功率迅速增加，但高的精度，而且经过了参数化过程，在需要修改叶

6、片几何外涡轮叶片在高温、大负荷环境中工作，运行温度远高于金属形的时候，只需改变相应的控制参数，便可方便快捷地生成的允许温度，如何保证其可靠性，是广大科研人员面临的一新的模型，大大缩短了设计周期。本文基于Matlab和UGNX项重要工作。。对于涡轮动叶片而言，特别是高压动叶软件的二次开发，对所研究高压动叶气冷涡轮叶栅进行了参片，不仅承受着高温、高压的燃气冲击，而且还要承受巨大的数化的建模。离心力作用，因此，动叶的冷却结构既要满足保护叶片正常蛇形通道是高压动叶中主要的结构特征，它其实可以看工作的需要，又要兼顾动叶结构强度的要求’。涡轮叶片作是由冷却隔板分割形成的，因此，

7、冷却隔板的造型和定位设计往往是一个不断反复的过程，而且现代燃气涡轮叶片冷就是蛇形通道结构造型的关键。冷却分隔板的作用是根据却结构异常复杂，这给数值仿真工作带来了非常大的困冷却需要将冷却腔进行分隔以实现对冷气压力和流动的控难。制，多个冷却隔板就形成了整体的蛇形腔室特征。本文的内容就是介绍了采用参数化的建模方法，对某燃冷却隔板经过参数化以后，就能够在几何设计需要改变气涡轮高压动叶进行冷却结构设计，并且应用气热耦合计算时，直接修改控制参数而无需其它操作直接得到修改后的实方法研究了所设计冷却结构的实际效果。体。图1中给出了高压动叶几何模型，可以看到带有冷却隔板的冷却腔室