多腔室凹槽对涡轮叶顶流动传热特性影响的数值研究

作     者：杜昆 李华容 王力泉 高媛媛 刘存良 DU Kun;LI Hua-rong;WANG Li-quan;GAO Yuan-yuan;LIU Cun-liang

作者机构：西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 西北工业大学太仓长三角研究院江苏太仓215400 西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室陕西西安710129 西北工业大学西北工业大学-喀山国立技术大学先进航空发动机热结构国际联合实验室陕西西安710129 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2022年第43卷第10期

页      面：313-321页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家科技重大专项基金(Y2019-Ⅷ-0007-0168) 国家自然科学基金(52006178) 中央高校基本科研业务费专项资金(3102018zy019,3102020OMS701) 

主　　题：涡轮动叶 多腔室凹槽 传热特性 叶顶泄漏 数值模拟 

摘      要：为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,以GE-E^(3)第一级叶栅为研究对象,将肋条结构应用到动叶顶部中,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和k-ω湍流模型,研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:随着肋条结构数目增多,常规凹槽由更多小腔室组成,叶顶换热系数逐渐减小。与平叶顶相比,具有格栅结构的多腔室凹槽叶顶其叶顶换热系数显著降低。凹槽腔室内刮削涡可有效降低泄漏流量,不同多腔室凹槽叶顶的泄漏流质量流量有着不同程度的降低。格栅结构在凹槽中起到“气动篦齿作用,在0~20%的流向区域内泄漏流控制效果显著。