叶顶冷却射流对涡轮叶尖流动换热的影响研究
发布时间：2022-01-02 21:01
高压涡轮动叶作为高压涡轮的动力部件,其由于叶顶间隙产生的泄漏流动造成了涡轮的流动损失,并且高温泄漏流与叶尖壁面之间的换热使得涡轮动叶尖承受着极高的温度负荷,极易发生烧蚀。现代高压涡轮的动叶普遍采用突肩凹槽式叶尖结构,研究突肩凹槽式涡轮叶尖流动换热特性及其在叶顶冷却射流下的影响显得尤为重要。本文采用数值模拟的方法,对GE-E3高压涡轮第一级动叶尖的流动换热特性进行研究,以期对涡轮叶尖结构及冷却设计提供参考。本文首先对突肩凹槽式涡轮叶尖的流动换热特性进行了研究,考虑了叶顶间隙高度和突肩凹槽深度的影响。结果表明叶顶间隙高度和突肩凹槽深度对叶尖泄漏涡和上通道涡的强度和尺度、泄漏涡核损失、叶尖区域静压具有截然相反的影响。小的叶顶间隙下,突肩凹槽深度的增加可以降低涡轮的流动总压损失。在同一叶顶间隙高度下,突肩凹槽深度的增加可以有效降低叶尖泄漏流量和泄漏流与叶尖壁面的换热。为进一步研究叶顶冷却射流对突肩凹槽式涡轮叶尖流动换热特性的影响,考虑了不同的叶顶射流孔位置和数目。结果表明叶顶射流孔位置对叶尖泄漏涡和上通道涡尺度的影响很小,而叶顶压力侧射流时,增加射流孔数目可使叶尖泄漏涡和...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无冠涡轮叶片叶尖泄漏流动示意图
研究，在认识叶尖泄漏流的流动形态、泄漏涡的形成和演化规律、损失机理以及泄漏流动的影响因素等方面取得了众多成果。Denton[3]1993年提出了如图1-1所示的模型来描述平顶叶尖的间隙泄漏流动。叶尖泄漏流由叶顶压力侧进入间隙时，会在叶顶压力侧边缘形成闭式的分离泡，造成叶顶压力侧间隙入口呈现收缩-扩张的流动通道（入口截面称维纳收缩截面），泄漏流经过此流动通道后在间隙内部进行掺混，之后由叶片吸力面流出间隙，在与主流以及叶片吸力面附面层的相互作用下形成叶尖泄漏涡。图1-1无冠涡轮叶片叶尖泄漏流动示意图图1-2叶尖区域流动可视化实验中，激光多普勒测速技术（LaserDopplerVelocimetry,LDV）、粒子成像测速技术（ParticleImageVelocimetry,PIV）、压力探针系统（有三孔、五孔、七孔等）以及烟
中国民航大学硕士学位论文10图1-3数值研究技术路线图本文的研究内容具有以下创新点：（1）使用PointWise软件对流动计算域网格进行精细的网格划分，保证了数值计算结果的可信度；（2）通过控制变量法，对突肩凹槽式涡轮动叶尖的流动换热特性进行了详细的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压涡轮尾切凹槽叶尖冷却换热特性[J]. 王维杰,卢少鹏,马海腾,张强,滕金芳,余文胜. 航空动力学报. 2019(10)
[2]凹槽状小翼对涡轮动叶叶顶气动和传热性能的影响[J]. 姜世杰,李志刚,李军. 西安交通大学学报. 2019(09)
[3]端壁转动对凹槽叶尖流动换热性能的影响[J]. 皮骏,杜旭博,孔庆国,刘光才. 推进技术. 2019(05)
[4]突肩叶尖开槽对叶尖间隙流动和冷却特性的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 推进技术. 2018(01)
[5]气膜孔位置对突肩叶尖气膜冷却效率的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 航空动力学报. 2017(08)
[6]压力面侧小翼结构对凹槽叶顶冷却传热性能的影响[J]. 黄琰,晏鑫,何坤,李军,丰镇平. 西安交通大学学报. 2017(07)
[7]突肩叶尖吸力侧开槽对叶尖间隙流动换热特性的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 推进技术. 2016(08)
[8]压力面小翼对涡轮叶栅不同冲角下流场影响的实验研究[J]. 钟兢军,魏曼. 推进技术. 2016(05)
[9]叶顶不同位置喷气对涡轮间隙泄漏流动的影响[J]. 周治华,陈绍文,兰云鹤,崔涛,王松涛. 推进技术. 2016(05)
[10]涡轮叶顶泄漏涡非定常破碎特性分析[J]. 高杰,郑群,张曦,王付凯. 推进技术. 2016(02)
博士论文
[1]跨音速高压涡轮转子叶尖间隙泄漏流动及控制方法研究[D]. 王大磊.清华大学 2012
本文编号：3564883
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无冠涡轮叶片叶尖泄漏流动示意图
研究，在认识叶尖泄漏流的流动形态、泄漏涡的形成和演化规律、损失机理以及泄漏流动的影响因素等方面取得了众多成果。Denton[3]1993年提出了如图1-1所示的模型来描述平顶叶尖的间隙泄漏流动。叶尖泄漏流由叶顶压力侧进入间隙时，会在叶顶压力侧边缘形成闭式的分离泡，造成叶顶压力侧间隙入口呈现收缩-扩张的流动通道（入口截面称维纳收缩截面），泄漏流经过此流动通道后在间隙内部进行掺混，之后由叶片吸力面流出间隙，在与主流以及叶片吸力面附面层的相互作用下形成叶尖泄漏涡。图1-1无冠涡轮叶片叶尖泄漏流动示意图图1-2叶尖区域流动可视化实验中，激光多普勒测速技术（LaserDopplerVelocimetry,LDV）、粒子成像测速技术（ParticleImageVelocimetry,PIV）、压力探针系统（有三孔、五孔、七孔等）以及烟
中国民航大学硕士学位论文10图1-3数值研究技术路线图本文的研究内容具有以下创新点：（1）使用PointWise软件对流动计算域网格进行精细的网格划分，保证了数值计算结果的可信度；（2）通过控制变量法，对突肩凹槽式涡轮动叶尖的流动换热特性进行了详细的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压涡轮尾切凹槽叶尖冷却换热特性[J]. 王维杰,卢少鹏,马海腾,张强,滕金芳,余文胜. 航空动力学报. 2019(10)
[2]凹槽状小翼对涡轮动叶叶顶气动和传热性能的影响[J]. 姜世杰,李志刚,李军. 西安交通大学学报. 2019(09)
[3]端壁转动对凹槽叶尖流动换热性能的影响[J]. 皮骏,杜旭博,孔庆国,刘光才. 推进技术. 2019(05)
[4]突肩叶尖开槽对叶尖间隙流动和冷却特性的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 推进技术. 2018(01)
[5]气膜孔位置对突肩叶尖气膜冷却效率的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 航空动力学报. 2017(08)
[6]压力面侧小翼结构对凹槽叶顶冷却传热性能的影响[J]. 黄琰,晏鑫,何坤,李军,丰镇平. 西安交通大学学报. 2017(07)
[7]突肩叶尖吸力侧开槽对叶尖间隙流动换热特性的影响[J]. 成锋娜,常海萍,张镜洋,田兴江,杜治能. 推进技术. 2016(08)
[8]压力面小翼对涡轮叶栅不同冲角下流场影响的实验研究[J]. 钟兢军,魏曼. 推进技术. 2016(05)
[9]叶顶不同位置喷气对涡轮间隙泄漏流动的影响[J]. 周治华,陈绍文,兰云鹤,崔涛,王松涛. 推进技术. 2016(05)
[10]涡轮叶顶泄漏涡非定常破碎特性分析[J]. 高杰,郑群,张曦,王付凯. 推进技术. 2016(02)
博士论文
[1]跨音速高压涡轮转子叶尖间隙泄漏流动及控制方法研究[D]. 王大磊.清华大学 2012
本文编号：3564883
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3564883.html
