涡轮叶片复合冷却内外部流动的磁共振测速和湍流模型评估

作     者：蔡宇宙 曾伟 赖佑奎 欧阳华 马海腾 

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院 上海交通大学中英国际低碳学院 

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

年 卷 期：2025年

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：国家自然科学基金(52106050) 先进航空动力创新工作站(HKCX2022-02-003) 上海交通大学医工交叉研究基金(YG2021QN36) 上海市自然科学基金(21ZR1431800) 中央高校基本科研业务费专项资金 

主　　题：涡轮叶片 磁共振测速 叶片流动与冷却 流动可视化 湍流模型评估 

摘      要：涡轮叶片复合冷却结构复杂，激光诊断难以测量其内外流场。本文通过磁共振测速（MRV）获取了GE-E3叶片的内外耦合流场，并基于RANS进行数值计算。结果表明：MRV捕捉到主流通道的内外流掺混，前缘冲击-气膜的冲击孔初步加速及气膜孔进一步加速，以及蛇形弯道的分离流动等特征，并观察到通道涡以及分离涡结构。基于所测速度场评估仿真结果，发现SST k-ω和RNG k-ε的速度场特征均与MRV定性吻合，但SST k-ω对通道涡和分离涡的预测更接近MRV。此外，SST k-ω和RNG k-ε的反正切绝对百分比误差（AAPE）的全流场平均值分别为14%和16%，其差异主要由于SST的计算模型预测蛇形弯道以及尾缘劈缝扰流柱的分离区域更具优势。