【摘 要】
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近年来随着燃气涡轮入口温度的提高,叶片冷却技术研究的意义越发重要。本文首先着眼于燃气涡轮静叶的内冷结构,基于默里定律设计了一种U形对称分叉内冷通道。通过数值模拟方法,与传统直通道、蛇形通道对比发现其综合性能因子是直通道的1.16倍,是蛇形通道的5.76倍,说明其综合性能比传统通道有明显优势。其次使用ANSYS Fluent软件对Hylton等人实验研究过的MarkⅡ叶片在编号为5411的跨音速实验
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近年来随着燃气涡轮入口温度的提高,叶片冷却技术研究的意义越发重要。本文首先着眼于燃气涡轮静叶的内冷结构,基于默里定律设计了一种U形对称分叉内冷通道。通过数值模拟方法,与传统直通道、蛇形通道对比发现其综合性能因子是直通道的1.16倍,是蛇形通道的5.76倍,说明其综合性能比传统通道有明显优势。其次使用ANSYS Fluent软件对Hylton等人实验研究过的MarkⅡ叶片在编号为5411的跨音速实验条件下进行流固耦合传热问题的数值模拟。针对流场中出现的激波、转捩问题采用SST k-ω湍流模型来处理。与实验数据对比发现Fluent对此问题的定性分析准确性较好,定量分析时温度值模拟较准确最大偏差5.1%,压力值在流动复杂区域出现最大偏差25.7%。最后将新通道应用到MarkⅡ叶片内,与原MarkⅡ叶片模拟结果对比发现其冷却效率提高约33%,冷却均匀性更好,提高了叶片热稳定性。此外对新内冷叶片的蒸汽冷却进行了拓展研究,发现相同条件下蒸汽冷却时的叶片冷却效率比空气冷却提高16.9%。蒸汽入口流量及温度对叶片冷却效率有一定影响,且在其取值范围内均存在一个最佳值使冷却效率最大。
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