基于流固耦合的涡轮叶顶喷气冷却特性研究

摘要

高温燃气在涡轮动叶叶顶产生的泄漏流不但降低了涡轮效率,更是加剧了叶顶的热负荷.本文基于实验模型,采用流固耦合的数值计算方法,研究了涡轮凹槽叶顶的间隙流与冷却射流相互作用的流动机理以及顶部喷气冷却对凹槽壁面换热效果的影响,重点分析了吹风比、冷却孔倾斜角、冷却孔进气角以及固体材料导热系数对壁面Nu数的影响.结果表明:大吹风比(M=1.5)能有效改善凹槽近压力面一侧肋条及底部的换热,Nu数分布更加均匀;进气角产生的"喷射效应"改变了冷却气流高速区的出口相对位置,当进气角大于0°时,冷却气体能有效阻隔高温流体使壁面Nu数降低;低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得壁面的对流换热更加均匀.