燃气透平四槽叶顶非定常气膜冷却性能研究

"凹槽状动叶顶部非定常气膜冷却性能的研究 (2010年)" 本文是关于燃气透平技术中的一项重要研究，主要探讨了凹槽状动叶顶部的非定常气膜冷却性能。在燃气透平叶片设计中，气膜冷却是一种有效的保护叶片免受高温损伤的技术。研究人员李军、王金山、蒋勇和丰镇平通过数值模拟方法，利用三维RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）方程对动叶顶部的冷却效果进行了详尽的分析。 在定常计算中，他们发现吹风比（即冷却气流与主流气体流量之比）为1.0时，动叶顶部的气膜冷却效果最佳，有效度优于吹风比为0.5和1.5的情况。当吹风比增加到1.5时，冷却气流在槽底壁面上脱离，导致冷却效果下降。这表明吹风比的选取对于动叶冷却至关重要，过高或过低都可能影响冷却效率。 进一步的非定常计算揭示了在动静叶片干涉下的复杂流动特性。上游静叶的尾迹和通道涡与动叶顶部间隙泄漏流相互作用，产生了周期性的动态效应。这种相互作用导致动叶顶部凹槽底部的分离线发生变化，进而影响冷却气流覆盖槽底和侧面的范围，从而影响气膜冷却的有效度。非定常计算结果显示，与定常计算相比，槽底和槽侧面的气膜冷却效果在时间上存在显著的波动，这意味着在实际运行中，动叶顶部的冷却性能会受到动态流动的影响。 此外，研究还指出，定常计算得到的四槽底部气膜冷却有效度预测值高于非定常计算的时均结果，这提示我们在设计和评估冷却系统时，需要考虑非定常流动的影响，以更准确地预测和优化冷却效率。 关键词涉及的领域包括燃气透平、非定常流动和四槽叶顶的气膜冷却，这些是燃气透平热端部件设计的关键因素。该研究的成果不仅对理解燃气透平内部流动和冷却机制有重要意义，也为实际工程中的叶片设计提供了理论依据，有助于提高燃气透平的运行效率和可靠性。 这篇论文深入研究了燃气透平动叶顶部的气膜冷却技术，通过数值模拟揭示了吹风比、动静叶片干涉以及非定常流动对冷却性能的影响，为相关领域的工程设计提供了宝贵的理论指导。