带有复合冷却结构涡轮叶片的气热耦合数值模拟Ⅱ：涡轮进口温度不均匀分布对叶片传热过程的影响

摘要

根据现代航空发动机高压涡轮叶片前缘所常用的复合冷却结构方式，对NASA的带有多排气膜冷却燃气轮机高压涡轮叶片传热实验进行改造，添加了内部冲击冷却，并在涡轮进口温度径向分布不均匀和存在“热斑”畸变条件下对该冷却结构进行了气热耦合数值模拟。研究发现冲击冷却配合气膜冷却使用的复合冷却能有效降低叶片前缘的热负荷；复合冷却能比较有效的降低涡轮进口温度径向不均匀分布对叶片前缘的局部区域形成较大的热冲击；但是与进口温度径向不均匀分布相比较，热斑的存在对叶片中上部容易形成更加强烈和集中的带状高热负荷区域，复合冷却只能在一定程度上减小热斑所形成的热冲击。