燃气轮机高压涡轮叶片粒子磨损数值模拟

摘要

为研究颗粒粒径对燃气轮机高压涡轮叶片磨损程度的影响,运用CFX?TASCflow软件对粒子轨迹和磨损区域进行DPM(Discrete Phase Model)数值模拟,采用拉格朗日法对流场中大量粒子轨迹进行追踪,使用不同浓度的机场跑道粒子(粒径10～1500μm)对叶片进行磨损仿真预测,利用CFD?Post提取磨损数据和图像.研究表明:直径为10～80μm的微粒倾向于跟随气流运动,对叶片造成轻微磨损;直径大于100μm的粗粒轨迹明显偏离气流路径,对叶片造成多次严重损伤;随着机场跑道粒子质量浓度的增加,叶片磨损质量线性增加,粒子质量浓度为600 mg/m3时叶片前缘与叶盆后部损伤最为严重,与文献实验结果吻合.通过一系列实验表明粒子平均磨损率为2.6 mg/g.