透平轉(zhuǎn)子葉頂流動及換熱特性研究.pdf

1、燃氣輪機在能源和航空工業(yè)中扮演著重要的地位,與國防工業(yè)也密切相關,所以提高燃氣輪機的熱效率和功率是一個具有戰(zhàn)略性意義的課題。由熱力循環(huán)分析可知,燃氣輪機的熱效率和功率隨透平前溫度的提高而提高。燃氣輪機第一級透平與高溫高壓的燃氣直接接觸,其所承受的熱負荷是現(xiàn)有材料難以承受的。透平轉(zhuǎn)子葉頂間隙中存在的復雜流動,導致葉頂成為熱負荷非常高的區(qū)域,因此為提高燃氣輪機的性能,有必要對高壓透平轉(zhuǎn)子葉頂流動及換熱特性進行深入的研究。
　　本文利用

2、實驗測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了透平轉(zhuǎn)子葉頂間隙流動特征以及葉頂壁面換熱特性,分析了影響葉頂流動及傳熱的主要因素,主要的研究內(nèi)容如下:
　　1.提取了GE-E3高壓透平第一級轉(zhuǎn)子的葉型數(shù)據(jù),建立了改葉片的三維幾何模型,將此模型放大三倍,作為轉(zhuǎn)子實驗件的加工依據(jù),并在此基礎上搭建低速旋轉(zhuǎn)透平實驗臺。
　　2.采用萘升華實驗測量葉頂壁面的換熱系數(shù)。首先利用對平板換熱的測量完成實驗原理的驗證和測量方法的標定,然后對透平轉(zhuǎn)子平葉

3、頂?shù)膿Q熱系數(shù)進行測量,獲得了葉頂壁面換熱系數(shù)的分布。
　　3.對以上的實驗模型透平內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬,建立單流道計算域并采用不同湍流模型對其進行數(shù)值模擬分析,獲得葉頂壁面換熱系數(shù)的數(shù)值計算結(jié)果。比較不同湍流模型計算結(jié)果與實驗測量的差異,確定湍流模型,并驗證了數(shù)值計算的準確性。
　　4.對 GE-E3高壓透平第一級轉(zhuǎn)子葉頂流動及換熱進行三維數(shù)值模擬,建立單流道計算域,生成計算網(wǎng)格,獲得葉頂區(qū)域流場和換熱系數(shù)分布。對比研究了