高压涡轮导叶叶背侧冲击冷却效果的优化与分析

作者：崔亭亭; 朱晓华

来源：燃气涡轮试验与研究, 2021, 34(01): 34-40.

• 航空发动机
• 高压涡轮
• 导向叶片
• 冲击冷却
• 气热耦合分析
• 鼓包
• 裂纹

针对高压涡轮导叶叶背侧出现的鼓包开裂现象,采用气热耦合数值计算方法研究了导叶后腔流动和换热。研究发现:后腔冲击结构的冷气分配不合理,造成叶背侧靠近下游区域冷却不充分,形成了较大的温度梯度,进而产生大的热应力导致叶背侧出现鼓包开裂现象。通过调整冲击孔几何参数,提出了两种改进方案。分析了两种改进方案的流动与换热情况,并与原型冷却结构的计算结果进行比较,发现改进方案2的冷却结构冲击孔的冷气流动更有序,冷气流量分配更合理,形成的冷却效果最好,有效降低了叶背侧的最高温度和温度梯度。