涡轮叶片前缘旋流-气膜复合冷却内部流动传热特征实验和数值模拟

作者：阎鸿捷; 陈冠江; 饶宇^*

来源：推进技术, 2021, 42(10): 2287-2294.

DOI：10.13675/j.cnki.tjjs.200067

• 涡轮叶片冷却
• 叶片前缘
• 旋流-气膜冷却
• 数值模拟
• 热色液晶(TLC)

为了提高涡轮叶片前缘的冷却效率,提出了一种偏置冲击孔的旋流-气膜冷却结构。在雷诺数2×104～5×104时,对冲击孔居中和偏置分别开展实验研究和数值模拟,得到了两种结构的内部传热、流阻和流场特性。实验通过瞬态液晶热像技术获得前缘内表面的详细努塞尔数分布,并结合数值模拟的结果分析了流场特征,对强化换热的机理做出解释。实验结果表明:叶片前缘内部旋流使总体平均努塞尔数提高4.0%～9.4%,同时压力损失降低5.6%～6.4%。数值模拟结果表明,偏置冲击孔利用叶片前缘曲率较大的结构特性产生了强烈的旋流,使高换热区的面积显著增加,改善了内部换热的均匀性。

• 单位
  上海交通大学