2015工程热物理气动文献轩.pdf

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文档介绍

中国工程热物理学会热机气动热力学学术会议编号:152044负荷大小与分布对透平叶片表面传热影响的数值分析轩陈榴上海理工大学能源与动力200093Email:kobexuanliming@163.comTel:摘要:本文研究了叶栅负荷大小及其流向分布对叶片表面传热系数的影响。叶栅负荷大小由叶栅稠度控制,而负荷分布由叶片安装角调整。结果表明:叶栅压力面的热负荷不受叶栅Zweifel数变化影响,吸力面上热负荷则会随着Zweifel数的增大有显著的提高,高负荷时的激波是表面热负荷增加的主要原因。低数下,叶栅表面流动层流化,叶栅负荷大小对叶片表面热负荷的影响减小,此时逆压梯度诱发的分离转捩是表面热负荷增加的主要原因。关键词:叶栅负荷;Zweifel数;表面传热;转捩;叶型加载方式0、前言透平叶片冷却是燃气轮机安全运行的前提条件。先进燃气轮机的叶片冷却空气量已经达到了压气机进口流量的15~20%。如果继续提高透平进口温度,必须增加冷却空气流量,会影响燃气轮机的有效输出功率和热效率。尽管目前燃气透平叶片都普遍采用了外表面气膜冷却,但是如果能降低燃气与叶片外表面之间的传热系数,不仅可以减少气膜的冷气流量,而且可以减少低温气膜与高温主流燃气掺混的流动和传热损失,对提高燃气轮机热效率无疑是有利的。高负荷叶栅的技术优势是能够减少叶片数,降低叶轮重量,同时能减少叶片冷气流量,这对提升航空燃气轮机的推重比是十分重要的。高负荷叶栅的劣势是叶型损失和二次流损失有所增加,对叶栅效率带来了影响。利用合理的叶片负荷分布来降低叶型损失和二次流损失,是高负荷叶栅研究的主要内容[1,2]。叶片负荷大小通常使用Zweifel数[3]表示,其综合反映了叶栅进出口气流角和叶栅稠度对叶栅气动性能的影响。经典分析认为Zweifel数等于0.8时,叶栅气动性能是最佳的[3][4]。先进高负荷透平叶栅通过合理的负荷分布,不仅使叶

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