透平葉片雙工質(zhì)冷卻流量和流向的優(yōu)化配置

徐亮　稅琳棋　高建民　史曉軍　王維　李小明

摘要：采用SST轉(zhuǎn)捩模型求解了三維定常雷諾時(shí)均Navier—Stokes方程，對(duì)具有多個(gè)光滑內(nèi)冷通道的試驗(yàn)葉片進(jìn)行了氣熱耦合的數(shù)值計(jì)算，同時(shí)研究了蒸汽、空氣冷卻工質(zhì)的流量大小和流向分配對(duì)葉片表面溫度分布和冷卻效率的影響，結(jié)果表明：SST轉(zhuǎn)捩湍流模型能夠較好地預(yù)測(cè)葉柵內(nèi)的傳熱特性；增加冷卻工質(zhì)的流量，葉片溫度明顯降低且表面溫度分布更加均勻，當(dāng)冷卻工質(zhì)流量比從0.01874提鬲到0.09371時(shí)最大溫差下降了約30K，葉片表面的平均冷卻效率最大可提升17％，葉片達(dá)到最大冷卻效果的冷卻流量比的最佳值為0.07497；改變?nèi)~片的第2、第4通道的冷卻工質(zhì)流向，可以改善葉片中弦區(qū)域沿展向的溫度梯度，第5通道采用雙向進(jìn)氣的配置方案可以很好地降低葉片尾緣區(qū)域的溫度梯度，從而改善葉片整體溫度的分布。

關(guān)鍵詞：透平葉片；蒸汽冷卻；氣熱耦合；數(shù)值分析