涡轮叶片蜂巢式冷却结构减阻能力数值研究

作者：王楠; 吕东^*; 王晓放; 孔星傲; 韦文涛

来源：热科学与技术, 2023, 22(02): 165-173.

DOI：10.13738/j.issn.1671-8097.021120

• 航空发动机
• 涡轮叶片
• 蜂巢式结构
• 层板
• 流动阻力
• 数值仿真

先进航空发动机中高耐温能力涡轮叶片通常要以增加冷却系统的流动阻力来提高冷却效果，但由此导致的二次流系统损失增大可能会引起整机性能的下降。研究了先进涡轮叶片中典型层板冷却结构的内部流动损失产生机理，并针对性地提出两种(进/出气孔平行式和交叉式)低流动阻力的蜂巢式冷却结构。基于三维数值仿真方法研究了其流动特点和损失特性，并揭示了该结构可以显著减小通道内气流转折角度、抑制旋涡产生和避免多股气流对撞的减阻强化机理。通过与典型层板结构的对比分析，初步验证了在相同的结构无量纲参数和流量下，两蜂巢式冷却结构的总压损失分别可降低65%～66%和67%～69%,在高推重比航空发动机涡轮叶片冷却设计上具有较好的应用前景。

• 单位
  中国航发沈阳发动机研究所; 大连理工大学