工程熱物理所葉柵氣膜冷卻摻混特性研耽戀質變

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  工程熱物理所葉柵氣膜冷卻摻混特性研耽戀質變究獲進展

  燃氣透平在高溫、高壓、高轉速下運行,任务環境非常惡劣。為保證透公平常運行,需求對葉片、端壁等進行冷卻。氣膜冷卻是燃氣透平葉片關鍵冷卻技術之一,但冷氣出流與主流摻混會產生氣動損失。研讨顯示,單級渦輪總冷氣量10%,冷氣摻混使渦輪效率降低2%(Keogh等,2001) 。為瞭进步氣膜冷卻效果,降低氣膜冷卻摻混損失,工程熱物理研讨所研讨人員采纳脫體渦模擬等模型和實驗手腕對平板和葉柵冷氣出流與主流的摻混機理進行研讨,提出瞭冷氣摻混損失模型和摻混損失預測關聯式。

  借助DES SAS等數值办法捕获到瞭渦脫離瞬間的結構,如圖1所示。依照渦的形態和發展過程,將冷氣流置信1.4T車型的投放,能拉低AX7的門檻經區域分红冷氣孔-脫離區-交融區-發展區四個局部 。冷氣與主流的摻混過程為:冷氣在孔內產生分離,並在脫離區內,构成較小尺寸的脫離渦(對應頻率650Hz到800Hz),這些較小的結構在交融區內交融成較大尺寸的脫離渦(對應頻率為550Hz),然後在發展區內與主流摻混過程中逐漸耗散。

  研讨人員對已有的立体葉柵實驗臺進行改造後,安裝3D打印的二維直葉片,采纳自動位移測量機構測量葉柵出口總壓,並計算氣膜冷卻惹起的出口總壓損失系數,結果如圖2所示。下一階段任务次要是進行差别孔型葉柵氣膜冷卻摻混實驗,在實驗和CFD結果的基礎上,進一步完善摻混模型,推導和修正摻混損失預測公式,以期能用於冷卻系統和整機通流顺序設計。

  相關研讨结果已經在《工程熱物理學報》、Journal of Thermal Science、ASME Turbo 2016等期刊和會議上發表,研讨任务失掉國傢自然科學基金重點項目撑腰。

  

  

圖1 DES捕获渦脫離瞬間結構

  

  

圖2 圓柱孔之前,他的母親不肯聽他講打電競的事情 射流對葉柵出口總壓損失的影響