复合角度射流对涡轮静叶端壁冷却影响的研究

发布时间：2017-12-09 04:05

本文关键词：复合角度射流对涡轮静叶端壁冷却影响的研究

【摘要】：涡轮叶栅端壁存在大范围的二次流，二次流使得端壁部分区域换热增强，温度偏高，冷却效果变差。与叶片表面气膜冷却相比，端壁气膜冷却的流动形态及冷却效果等极其复杂，因此，准确预估端壁气膜冷却效果对指导工程设计有着十分重要的意义。本文在涡轮静叶栅端壁21%、51%、81%轴向弦长和距前缘9%轴向弦长端壁处布置4排圆柱气膜孔，运用CFD方法通过改变射流入射角度和吹风比，对端壁单一角度和复合角度气膜孔的气膜冷却效果与流动特性进行分析；研究轴向倾角、展向倾角和吹风比共同作用下的端壁气膜冷却效果，确定最佳冷却方案；对得到的最佳冷却方案的孔排布局进行调整，并对改进后的孔排布置方式做进一步研究，分析不同吹风比条件下的端壁气膜冷却效果以及气膜孔对叶片表面温度场的影响。结果表明：复合角度射流的优势在入射角α=30°时得到很好体现，此时端壁平均气膜冷却效率比采用单一角度射流时的平均气膜冷却效率增加16.4%；复合角度的引入使得射流轴向动量降低，展向动量提高，削弱了二次流对射流主体的作用，在一定程度上加强了气膜的贴壁性；吹风比选为2.0，轴向倾角选为30°，，展向倾角选为45°时，端壁表面平均气膜冷却效率最高，为三因素影响下的最优方案；吹风比对端壁气膜冷却效率的影响最大，展向倾角影响次之，轴向倾角影响最小；在端壁叶片前缘与吸力面一侧合理增设冷却孔排，端壁整体冷却效果得到明显改善；孔排改进后吹风比每增加0.5，端壁平均气膜冷却效率就会增大约0.05。
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK473

【参考文献】

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