水滴形孔排与圆柱形孔排在涡轮叶片前缘区域的气膜冷却特性研究

摘要

在现代高性能航空发动机中，为了提高发动机的热效率，就必须提高涡轮前进口温度，因此必须采用有效的冷却措施对叶片进行冷却，特别是导向叶片前缘区域，采用瞬态液晶测量技术测量了水滴形孔排在涡轮叶片前缘区域的气膜冷却特性,研究了吹风比的影响,并与圆柱形孔排进行了对比.涡轮叶片前缘模型由带尾板的半圆柱面模拟,并带有三排气膜孔.结果表明:对于圆柱形孔排,在第一、二孔排间区域内,大吹风比下的冷却效率较高,而在第二排孔后区域,则是小吹风比下的冷却效率较高;水滴形孔排由于孔形的出口扩张改善了气膜射流的贴壁性,使得大吹风比下的气膜冷却效率在整个区域内都高于小吹风比工况,而且明显的高于圆柱形孔排的冷却效率;对于水滴形孔排和圆柱形孔排的换热系数结果,大吹风比下的换热系数值以及高换热系数区域的面积都显著地高于小吹风比工况;在相同吹风比下,无论是在空间分布特点上、还是在数值上,两者的换热系数结果都非常接近,只是在第一、二孔排间区域内,水滴形孔的平均换热系数更高一些。