柯恩达效应在燃机涡轮中的应用：射流压力与高度影响分析

"本文研究了射流压力和射流高度对燃气轮机涡轮环量控制叶型性能的影响，采用ANSYS CFX商业软件进行了数值模拟。研究发现，即使在较低的射流总压下，环量控制叶型也能表现出优于原型叶型的性能。射流总压的增减直接影响叶栅的气动性能，而射流口高度则主要通过改变射流速度来影响叶栅性能，尤其是在射流口较小的情况下影响更为显著。文章还讨论了在燃气轮机涡轮叶片中应用柯恩达效应的可能性，旨在通过在叶片尾缘引入柯恩达射流来简化冷却结构，减轻叶片重量，并提高发动机推重比。" 本文探讨的是燃气轮机涡轮叶型的一种创新设计，即环量控制叶型，该设计利用柯恩达效应对流场进行气动修正。柯恩达效应是指流体在遇到壁面后，沿着壁面滑移并形成附壁流动的现象，这种效应可以用来调整流体的环量，进而控制升力或扭矩。在燃气轮机中，通过在叶型上表面近尾缘处施加射流，可以改变叶栅的气动性能。 作者李亚超、宋彦萍和陈浮使用ANSYS CFX软件进行了数值模拟，分析了不同射流总压和射流口高度下的叶栅二维流场和气动特性。研究表明，当射流总压不是非常高时，环量控制叶型已经能够达到甚至超越传统叶型的性能。射流总压的改变会直接影响叶栅的性能表现，而射流口的高度则主要通过改变射流速度来影响叶栅性能，特别是在射流口尺寸较小的情况下，这种影响更加明显。 文章进一步指出，将柯恩达效应引入燃气轮机涡轮叶片的设计中，可以简化尾缘的冷却结构，减少叶片的轴向尺寸，从而减轻整体重量并提高发动机的推重比。由于气膜冷却叶片已有的气腔压力可以用来提供射流，因此不需要额外设计供气系统。通过柯恩达效应形成的气膜还能有效冷却叶片，甚至可能无需对出气边进行冷却。 射流压力和射流高度在燃气轮机涡轮环量控制叶型设计中的作用是显著的，它们对叶型的气动性能有直接的影响。同时，柯恩达效应的应用为改进燃气轮机涡轮叶片的冷却和结构设计提供了新的思路，有望在实际工程中带来性能提升和效率优化。