低壓渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、在現(xiàn)代高性能燃氣渦輪發(fā)動機中,隨著燃氣初溫的不斷提高,渦輪葉片的冷卻技術(shù)也日益受到重視,葉片冷卻技術(shù)對提高燃氣輪機出力和熱效率起著越來越重要的作用。交錯肋內(nèi)冷結(jié)構(gòu)具有較好的冷卻效果,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工難度大、成品率低,因此,對交錯肋冷卻結(jié)構(gòu)的研究具有重要的意義。
　　從國內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)文獻來看,對交錯肋冷卻結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化進行了大量的研究,并取得了很多重要的結(jié)論。但是,對該冷卻結(jié)構(gòu)的換熱和壓力損失構(gòu)成情況研究的還不夠深入,因此,

2、進一步對換熱和壓力損失的組成部分進行量化有利于交錯肋冷卻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進。
　　本文以簡化的平板交錯肋、梯形交錯肋和采用交錯肋作為內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的低壓渦輪葉片為研究對象,利用商用ANSYS軟件對這三類不同結(jié)構(gòu)的模型進行數(shù)值模擬,分析換熱和壓力損失情況,并通過在副通道交叉位置添加擾流柱的方法改進交錯肋,以簡化交錯肋結(jié)構(gòu);將優(yōu)化后的交錯肋結(jié)構(gòu)應(yīng)用到低壓渦輪葉片中進行氣熱耦合計算,分析改進后的交錯肋結(jié)構(gòu)對渦輪葉片的冷卻效果。
　　研究結(jié)

3、果表明,在平板交錯肋結(jié)構(gòu)中,換熱面積、折轉(zhuǎn)處沖擊及對下游的擾動和副通道的擾動對換熱的影響分別約為73％、15%和12%;交錯肋通道和折轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、折轉(zhuǎn)處沖擊及對下游的擾動和副通道擾動對總壓損失的影響分別約為60%、32%和8%;在副通道交叉位置添加擾流柱可以強化擾動而顯著提高換熱能力。在梯形交錯肋結(jié)構(gòu)中,收縮截面會降低二次換熱面面積和提高壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù);當(dāng)梯形面傾角1.5o時,冷卻效果較采取相同改進措施的平板交錯肋大約低5%。在低渦輪葉片中采