气冷涡轮导叶流热耦合计算及机理

作者：李心语; 刘火星^*

来源：北京航空航天大学学报, 2021, 47(11): 2378-2386.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0435

• 高压涡轮
• 流热耦合(CHT)
• 气膜冷却
• 流场结构
• 数值模拟

针对气冷涡轮叶片的多场耦合特性,利用流热耦合(CHT)方法,对采用不同气冷结构的高压涡轮导叶进行数值模拟。在内冷涡轮导叶算例中,对比实验数据选取精度较高的流热耦合计算方案,分析该内冷涡轮导叶的多场特性及耦合机理。在此基础上,以带有气膜冷却孔及内冷通道的气冷涡轮导叶为研究对象,重点围绕冷却射流与主流的相互作用,讨论近壁边界层中流热耦合关系及气冷效率影响因素等相关问题。结果表明:采用流热耦合计算方法及合适的湍流转捩模型有利于提高数值精度;气冷涡轮导叶的流场温度场密切耦合,流动换热特性互相影响;冷气射速低时,增加冷气流量可提高气膜冷却效率,冷气量达到一定值时,冷气流量增加将导致气膜冷却孔后上游冷却效果变差,下游冷却效果变好;冷气射速较高时,将与主流相互作用产生复杂流动结构(如肾形涡、马蹄涡等),对温度分布存在一定影响。

• 单位
  北京航空航天大学