蒸汽冷卻葉片的數(shù)值模擬研究.pdf

1、燃氣輪機具有效率高、體積小、重量輕、維護簡單、機動性好、運行可靠、自動化程度高、造價低等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用在航空工業(yè)、陸用發(fā)電、天然氣輸送、石油、鐵路和造船工業(yè)中。為了提高燃氣輪機的效率，通常增加渦輪的入口溫度使其盡可能接近理想配比燃燒溫度。這樣對渦輪部件產(chǎn)生了很大的熱負荷，使得渦輪葉片的冷卻成為一個關(guān)鍵的技術(shù)。第一級靜葉受到的熱負荷最大，因此對它進行有效的冷卻是很有必要的。 隨著計算流體力學(xué)及計算機的發(fā)展，數(shù)值模擬渦輪葉片表面

2、各個部位的冷卻效果已經(jīng)成為可能。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法可以對實驗難以測量的參數(shù)進行預(yù)估，可以很精確的模擬出其內(nèi)部的流場分布和表面溫度分布的特點，而不需要大量的實驗。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對渦輪的葉片冷卻進行分析和研究，有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟性，因此數(shù)值模擬的方法是研究燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)的一個重要的手段。 本文針對某型渦輪的第一級靜葉進行了穩(wěn)態(tài)三維湍流的數(shù)值模擬研究，應(yīng)用Unigraphics和ICEM軟件建立渦輪靜葉的計算模型及

3、其計算網(wǎng)格，并利用全三維數(shù)值模擬軟件Fluent對渦輪葉片冷卻進行了模擬，計算中采用標(biāo)準k-ε雙方程湍流模型和SIMPLE算法。并且分別通過改變?nèi)細廨啓C第一級靜葉前緣氣膜孔的直徑、數(shù)目以及射流方向，計算出葉片外表面的溫度分布和冷卻空氣流量，分析了實際冷卻葉片設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，提出了一種葉片前緣氣膜冷卻設(shè)計的新方案。 最后，本文還開展了蒸汽冷卻葉片的研究。在原有空氣冷卻模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩種對流冷卻型式的蒸汽冷卻葉片。分別為