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摘要
为进一步提高凹槽叶顶的冷却与气动性能，基于Kriging代理模型优化算法，耦合商业CFD分析软件，引入椭圆冷却孔型，设计了凹槽叶顶冷却孔组合偏转角参数化方法，并建立了组合偏转角自动优化框架。以实验条件下的GE-E3首级动叶的叶顶冷却孔布局为研究对象，兼顾冷却与气动两方面性能，开展了凹槽叶顶的冷却孔优化设计与气热分析。研究结果显示，在凹槽叶顶布置吸力面朝向与凹槽尾缘朝向的组合偏角气膜孔能有效增强气膜的贴壁性能，扩大气膜的覆盖范围，同时引导了射流向凹槽尾缘堆积，提升了刮削涡对泄漏流的阻塞作用，有效降低了泄漏流量。椭圆孔依靠低曲率的长轴边出流，相较于圆形孔进一步扩大了气膜覆盖范围并提升了贴壁性能，使凹槽尾缘的流线堆积效应相应增强，进一步地减少了泄漏流量。圆形孔优化结构相比参考结构的气膜冷却效率提高了331.7%,泄漏流量相对减少了1.641%;椭圆孔优化结构的气膜冷却效率提升了565.1%,泄漏流量相对减少率为2.063%。
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单位东方汽轮机有限公司; 西安交通大学
