透平动叶气膜冷却的实验与数值研究
发布时间：2021-03-02 11:56
随着燃气轮机综合性能的不断提升,透平动叶进口温度及落压比越来越高,恶劣的工作环境使透平动叶的冷却问题越来越受到关注。透平进口温度的提高以及落压比的增加,导致透平动叶热负荷增大,叶顶泄漏流和动叶叶根端壁二次流结构变得更加复杂,从而增加了透平动叶叶身、叶顶和叶根端壁的冷却难度。需要对冷却结构进行改善及重新设计以提高叶片冷却效果。提高气膜冷却效果是增加透平动叶综合冷却效果的有效途径。以平板为简化模型,通过实验研究了垂直横流对槽型扩张孔气膜冷却效果的影响。在垂直横流条件下,对比研究了不同形状的槽型截面孔的气膜冷却效果,提出垂直横流影响下具有较高气膜冷却效果的新孔型。当垂直横流存在时,气膜孔下游出现非对称反肾形涡系结构,气膜冷却效果低于大腔室供气方式。当吹风比BR≥1.5时,面平均气膜冷却效果的降低量超过了22%。中等吹风比时,顺流供气方式下带展向倾斜角的槽型扩张孔气膜冷却效果高于常规槽型扩张孔气膜冷却效果。这得益于展向倾斜孔在孔下游形成一对旋向相同强度相当的对涡,该涡系结构增加了冷气的附壁性能。通过实验对比研究了槽型扩张孔与扇形孔在透平动叶叶身上的气膜冷却效果,同时研究了气膜孔流向位置及密度比...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
透平动叶
透平动叶气膜冷却的实验与数值研究2（a）外部冷却（b）内部冷却图1.1透平动叶典型冷却方式[2]Figure1.1Typicalcoolingdesignofturbinerotorblade[2]图1.2冷却方式的改变对综合冷却效果的影响[3]Figure1.2Effectofcoolingmethodontheoverallcoolingeffectiveness[3]1.2透平动叶气膜冷却效果研究现状1.2.1气膜冷却效果定义及影响因素低温冷气通过二维缝结构或者离散孔以一定角度从高温部件表面流出，在高温主流和壁面之间形成一层低温气膜，从而将高温主流与壁面隔离开，对高温部件起到冷却作用。通常采用气膜冷却效果来衡量低温冷气对高温部件的冷却程度，其定义式为：=,,,（1.1）式中，T表示温度，下标m、c和f分别表示主流、冷气射流和气膜，下标t
“肾形涡”结构[4]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental Investigation on the Effect of Mainstream Turbulence on Full Coverage Film Cooling Effectiveness for a Turbine Guide Vane[J]. FU Zhongyi,ZHU Huiren,CHENG Lijian,JIANG Ru. Journal of Thermal Science. 2019(01)
[2]间隙位置和几何对端壁冷却性能的影响[J]. 祝培源,宋立明,李军,丰镇平. 航空学报. 2017(09)
[3]动静干涉对涡轮转子叶片气膜冷却的影响[J]. 李虹杨,郑赟. 北京航空航天大学学报. 2016(01)
[4]燃气轮机透平叶片传热和冷却研究:端壁冷却[J]. 杨星,刘钊,丰镇平. 热力透平. 2014(02)
[5]攻角对端壁缝隙泄漏流气膜冷却的影响[J]. 张扬,袁新. 工程热物理学报. 2012(12)
[6]涡轮叶顶冷却布置对叶顶传热冷却性能的影响[J]. 王文三,唐菲,赵庆军,徐建中. 工程热物理学报. 2012(03)
[7]收缩-扩张形气膜孔提高气膜冷却效率的机理研究[J]. 刘存良,朱惠人,白江涛. 航空动力学报. 2008(04)
博士论文
[1]高效异型气膜冷却结构流动与换热特性研究[D]. 魏建生.西北工业大学 2018
[2]双排离散孔气膜冷却效率叠加预测方法研究[D]. 孟通.西北工业大学 2018
[3]压力梯度主流中圆-缝形孔气膜冷却特性研究[D]. 朱兴丹.南京航空航天大学 2018
[4]涡轮叶片内冷结构对外部气膜冷却特性的影响研究[D]. 骆剑霞.西北工业大学 2015
[5]燃气透平叶片气膜冷却设计及多场耦合分析[D]. 王湛.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[6]燃气轮机透平气膜冷却机理的实验与理论研究[D]. 李佳.清华大学 2011
硕士论文
[1]复合冷却及凹坑冷却耦合传热研究[D]. 操郢.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]非定常尾迹对动叶气膜冷却影响的数值分析[D]. 吕敏.东北电力大学 2012
[3]非定常尾迹对气膜冷却影响的数值研究[D]. 王成荫.东北电力大学 2010
本文编号：3059218
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
透平动叶
透平动叶气膜冷却的实验与数值研究2（a）外部冷却（b）内部冷却图1.1透平动叶典型冷却方式[2]Figure1.1Typicalcoolingdesignofturbinerotorblade[2]图1.2冷却方式的改变对综合冷却效果的影响[3]Figure1.2Effectofcoolingmethodontheoverallcoolingeffectiveness[3]1.2透平动叶气膜冷却效果研究现状1.2.1气膜冷却效果定义及影响因素低温冷气通过二维缝结构或者离散孔以一定角度从高温部件表面流出，在高温主流和壁面之间形成一层低温气膜，从而将高温主流与壁面隔离开，对高温部件起到冷却作用。通常采用气膜冷却效果来衡量低温冷气对高温部件的冷却程度，其定义式为：=,,,（1.1）式中，T表示温度，下标m、c和f分别表示主流、冷气射流和气膜，下标t
“肾形涡”结构[4]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental Investigation on the Effect of Mainstream Turbulence on Full Coverage Film Cooling Effectiveness for a Turbine Guide Vane[J]. FU Zhongyi,ZHU Huiren,CHENG Lijian,JIANG Ru. Journal of Thermal Science. 2019(01)
[2]间隙位置和几何对端壁冷却性能的影响[J]. 祝培源,宋立明,李军,丰镇平. 航空学报. 2017(09)
[3]动静干涉对涡轮转子叶片气膜冷却的影响[J]. 李虹杨,郑赟. 北京航空航天大学学报. 2016(01)
[4]燃气轮机透平叶片传热和冷却研究:端壁冷却[J]. 杨星,刘钊,丰镇平. 热力透平. 2014(02)
[5]攻角对端壁缝隙泄漏流气膜冷却的影响[J]. 张扬,袁新. 工程热物理学报. 2012(12)
[6]涡轮叶顶冷却布置对叶顶传热冷却性能的影响[J]. 王文三,唐菲,赵庆军,徐建中. 工程热物理学报. 2012(03)
[7]收缩-扩张形气膜孔提高气膜冷却效率的机理研究[J]. 刘存良,朱惠人,白江涛. 航空动力学报. 2008(04)
博士论文
[1]高效异型气膜冷却结构流动与换热特性研究[D]. 魏建生.西北工业大学 2018
[2]双排离散孔气膜冷却效率叠加预测方法研究[D]. 孟通.西北工业大学 2018
[3]压力梯度主流中圆-缝形孔气膜冷却特性研究[D]. 朱兴丹.南京航空航天大学 2018
[4]涡轮叶片内冷结构对外部气膜冷却特性的影响研究[D]. 骆剑霞.西北工业大学 2015
[5]燃气透平叶片气膜冷却设计及多场耦合分析[D]. 王湛.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[6]燃气轮机透平气膜冷却机理的实验与理论研究[D]. 李佳.清华大学 2011
硕士论文
[1]复合冷却及凹坑冷却耦合传热研究[D]. 操郢.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]非定常尾迹对动叶气膜冷却影响的数值分析[D]. 吕敏.东北电力大学 2012
[3]非定常尾迹对气膜冷却影响的数值研究[D]. 王成荫.东北电力大学 2010
本文编号：3059218
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