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摘要
改善叶顶气热特性对提升透平的气动效率和安全可靠性具有重要意义。本文引入了一种在冷却方面具有重大潜力但在叶顶研究中鲜有报道的冷却孔型——椭圆孔，并采用ANSYS CFX 19.2商业软件求解三维稳态RANS方程组，通过数值模拟方法分析了凹槽叶顶椭圆孔与圆形孔在气热特性方面的差异，以及轴向偏转角结构对叶顶流场、冷却与传热的影响。研究发现，正轴向偏转结构减小了气膜抬升与分离，有利于提高平均冷却效率并降低泄漏流量与总压损失，负偏转结构虽然提高了气膜覆盖面积但大大增大了射流涡尺度，导致了泄漏流量与总压损失的增加。椭圆孔相比圆形孔其出流边曲率更小，气膜覆盖范围更宽，在大偏转角结构减弱了出流收缩现象，能显著提升气膜冷却效率与减小射流涡尺度，但在小偏转角结构中易产生流动分离导致射流涡尺度的增长。本文还发现凹槽前缘负偏角冷却孔在吹风比M=2.0时能有效减弱凹槽前缘再附区换热恶化现象并显著提升气膜覆盖范围，其中OH-60结构的平均气膜冷却效率达到了0.1111，是吹风比M=1.0时参考结构的9.320倍。
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