燃气轮机涡轮导向叶片涡流交错肋冷却技术研究.pdf

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1、2010年第36叠囊4期V01．36No．4Aug．2010燃气轮机涡轮导向叶片涡流交错肋冷却技术研究李俊山(沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)李俊LLl(1968)。男。高级工程师，，从事航空发动机和燃气轮机的空气系统设计、热分析、气冷叶片冷却设计。收稿日期：2009—10—29符号表吃肋顶部宽度，m反槽道法向高度，m以流体力学和热力学上槽道当量直径．mD。肋间槽道平直段长度值，m仇计算段导流管和叶片肋顶之间平均间隙值，m民：排列的肋与槽道总面积，m2k槽道总流通面积，m2摘要：研究了燃气轮机涡轮涡流交错肋冷

2、却导向叶片的冷却效果。采用由联立的连续方程、动量方程和能量方程构成的专用程序，计算了冷却系统流体动力和换热特性；采用通用的有限元计算方法计算了叶片温度场。通过对涡流交错肋通道的几何特性、流体阻力特性参数、叶片冷却系统的流体动力和换热、叶片温度场的计算，获得了气冷导向叶片的冷却效果。考虑到最大径向和周向不均匀度和+30c

3、C裕度的情况，得到气冷叶片的中r．-I截面平均降温为350cc，气冷叶片中截面的平均冷却效果为0．383。关键词：气冷叶片；冷却技术；涡流CoolingEfficencyofTurbineGuideV

4、anewithVortexInterlacedRibforGasTurbineLIJun—shan(ShenyangAeroengineResearchImdtute，Shengyang110015，China)Abstract：Thecoolingefficeneyoftheturbineguide口n，lewithvortexinterlacedribwasstudied．ThefluiddynamicandheattransferofthecoolingsystemloeFecalculated6ythespe

5、cialprogramconsistedofthecontinuityequation,themomentumequationandtheenergyequation．Thebladetemperature屈纪埘∞calculatedbythefiniteelementmethod．Thecoolingefficeneyoftheair-cooled1)fTArmlirasdefinedaccordingtOthecalculationsOngeometricalparameter,fluidresistancech

6、aracteristic，fluiddynamicandheattransferofthecoolingsystemr,temperature血埘oftheinterlacedribchannels．Takingthemaximalaxialandradialirregularityandthe+30"12mar#nintoorcount，theaveragetemperaturedropofthemidsectionfortheair-cooled口n，leWas350％．andtheaveragecoolinge

7、fficeneyofthemidsectionWas0．383．Keywords：air-cooledvane；cooltechnology；voflex耳槽道流通面积和槽道进El面积比瓦槽道流通面积和槽道出El面积比!G：决定是进口压力还是出口压力控制符；仇槽道平均高度，In；He,槽道沿叶高高度，m童俊山：爆与轮朝涡轮导旧叶毙涡溜交错肋冷却技雍IN整型变量所计算的节流单元号码K．槽道孑L型K。叶片壳体在空气槽道中加肋系数厶。槽道长度(即空气流通的长度)，m‰槽道中肋数，个‰槽道进口空气压力，N／cm2PoLrr槽

8、道出Vl空气压力，N／cm2R肋底边倒圆半径．mt。肋间距，m‰。空气平均温度，K口肋交叉半角，(o)y肋侧表面倾斜角，(o)A。摩擦阻力系数￡。阻力系数‰槽道进El阻力系数如w槽道出El阻力系数f：槽道总阻力系数缸槽道换算阻力APl槽道进、出El空气压差，N／cm1引言随着设计技术的飞速发展和市场竞争的El益激烈，现代燃气轮机正向着效率更高、可靠性更好、寿命更长的方向发展。燃气轮机的效率、可靠性、寿命主要取决于热端部件能否安全可靠地工作，这就对燃气轮机工作环境设计提出了更高要求。如何对热端部件进行有效冷却，已经成为

9、燃气轮机设计的关键性问题之一。带肋通道是最普遍使用的1种强化换热结构，国内外学者已经进行过大量的数值模拟和试验研究，针对不同的肋排布形式对换热的影响进行了研究，得到了大量有价值的结论。本文对某燃气涡轮导向叶片涡流交错肋通道的几何特性参数、流体阻力特性、涡轮导向叶片冷却系统的流体动力和换热、涡轮导向叶片的温度场等进行了计算研究。2流路系统和换热特