燃?xì)鉁u輪葉片復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)與數(shù)值研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)自問世以來，被廣泛應(yīng)用于航空、航海以及能源電力行業(yè)，為了獲得更高的推重比和效率，渦輪前入口溫度被不斷提高，目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過葉片材料所能承受的范圍，為了保證渦輪葉片的正常工作，提高其使用壽命，必須采用復(fù)雜的冷卻技術(shù)。復(fù)雜的冷卻方式導(dǎo)致葉片總體的結(jié)構(gòu)繁雜，模型的建立和修改耗費(fèi)大量時(shí)間，如何快速設(shè)計(jì)出滿足要求的冷卻結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。本文基于典型的氣冷渦輪葉片，提出了各種冷卻結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，并對(duì)某型燃機(jī)一級(jí)導(dǎo)葉進(jìn)行了冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析

2、了葉片各部位的流動(dòng)換熱情況。
　　在參數(shù)化設(shè)計(jì)中，本文將葉片整體結(jié)構(gòu)分解為冷卻通道、擾流肋、氣膜孔和沖擊孔幾個(gè)基本特征，利用MATLAB與UG二次開發(fā)相結(jié)合的方法，編寫了針對(duì)不同冷卻結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)程序，并詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)思路。利用本套程序，在進(jìn)行氣冷渦輪葉片的建模和修改時(shí)，只需輸入相應(yīng)的幾何參數(shù)即可快速生成新的葉片結(jié)構(gòu)，大大提高了設(shè)計(jì)效率。
　　在對(duì)某型渦輪一級(jí)導(dǎo)葉的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，本文先對(duì)葉片進(jìn)行了只帶氣膜冷卻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，

3、根據(jù)無冷卻結(jié)構(gòu)時(shí)葉片表面的溫度分布，確定出各排氣膜孔的位置，文中比較了葉片吸力面采用圓形、梯形和擴(kuò)張型孔時(shí)的流動(dòng)換熱情況，發(fā)現(xiàn)采用擴(kuò)張型孔時(shí)具有較好的冷卻效果，最終確定葉片的前緣和壓力面采用圓形孔，吸力面為擴(kuò)張型孔，尾部則采用劈縫的形式，并對(duì)葉片進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了葉片不同位置處氣膜孔的流動(dòng)換熱情況。結(jié)果表明，采用全氣膜覆蓋冷卻時(shí)，葉片表面溫度已基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。之后又在全氣膜冷卻葉片的基礎(chǔ)上添加了沖擊和擾流冷卻結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)沖擊和擾流