矩阵式高温涡轮叶片热流耦合计算及验证

摘要

对某型燃气轮机复杂矩阵式高温涡轮冷却叶片进行了热流耦合计算及验证.根据原机设计图纸,应用Pro/Engineer对高压涡轮动叶建立真实、无简化的三维模型,采用ANSYS ICEM对模型进行网格划分;热流耦合计算软件为ANSYS CFX 11.0.为了准确计算燃气对金属叶身的换热及冷却空气出口气膜对叶片尾缘的影响,计算采用了热流耦合的方法.涡轮进口主流燃气的温度在1 200 ℃以上,冷却空气温度为450～550 ℃.在冷却叶片温度场计算中分别采用κ-ε湍流模型、SST湍流模型,对比了采用不同湍流模型时叶片温度场的差别,并根据整机实测结果验证了计算方法的准确性.高压涡轮动叶温度场计算结果可以作为涡轮叶片设计的依据之一,并为强度计算提供依据.