燃气轮机一级透平动静叶交互作用的气膜非定常特性及泛冷却效应part1：叶身全气膜

摘要

燃气轮机进口初温随着更高性能更高等级燃机的出现而逐步上升，用于高温部件冷却的空气量也随之上升。多部件交互影响，冷却空气对其在部件表面气膜冷却作用之外的非设计位置影响日益凸显。燃气 轮机泛冷却是指燃气轮机透平冷却气体出流在非设计位置所引起的附加效果。包括燃烧室与静叶间隙密封 出流、安装间隙泄露对静叶叶身及端壁，动静叶间隙密封出流、静叶气膜及尾缘喷射对动叶表面及平台等 透平冷却气体出流在非设计位置所引起的附加效果等。本文采用三维非定常数值模拟计算某重型燃气轮机 第一级透平的全气膜冷却特性，共包括两部分。其中第一部分探讨动静叶交互影响的级环境静叶全气膜冷 却特性，及静叶全气膜对下游动叶气膜冷却的非定常影响与所引起的泛冷却效应。结果表明，在静叶栅均 匀来流条件下，前缘绝热气膜冷却有效度分布结果呈现出定常特征，前缘滞止线中间及压力面侧靠上下端 壁存在低气膜覆盖区，而压力面侧中间及吸力面侧上下存在高气膜覆盖区，此外由于受到叶片内部供气腔 结构及强度的限制，靠近上下端壁的叶根及叶顶区域难以被叶片自身气膜孔的冷气喷射所覆盖，需通过上 游端壁冷气的泛冷却效应加以解决；一个周期内，动叶前缘气膜分布的非定常特征相对较强而压力面/吸力 面相对较弱，与静叶无气膜相比，静叶全气膜增加动叶表面的局部低温区，同时在吸力面近尾缘的叶根高 温三角区形成泛冷却效应，改善局部冷却效果。