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摘要
随着涡轮性能不断提升，叶片顶部与机匣间隙两侧压差不断提高。在此作用下不可避免地产生跨/超声速间隙流动，造成流体做工的能量损失，并且对涡轮叶片顶部产生严重加热与烧蚀。针对不同间隙构型及冷却射流对间隙流场及换热的影响进行研究，结果表明：在常规平顶构型的跨/超声速间隙流动中，下壁面热流在距分离泡尾部再附点后约0.5 mm处达到最大，间隙内激波边界层干扰为典型的层流入流边界层干扰。间隙采用压力侧凹腔构型能有效降低下壁面热流，使得热流峰值相比平顶构型降低23.3%;间隙前缘的小钝化半径对热流影响较小，但会造成较大泄漏增量，这说明叶片在高温工况下自然钝化并不能有效降低热流。随着前缘钝化半径逐渐增加，存在临界半径使得分离泡恰好消失，整体热流峰值骤降。考虑叶顶射流主动冷却作用，分离泡内射流对流场的影响取决于射流压力的大小，存在合理范围使得冷却流体在分离泡后部产生较好的冷却效果，同时对前部热流影响较小。
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