热能动力工程

作者：张力敏,栾一刚,何峥磊,杨连峰

单位：哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,

关键词：涡流发生器;气膜冷却;平板;数值模拟

气膜冷却是一种经典的高温部件冷却方式,常用于燃气轮机的涡轮叶片冷却,传统的气膜冷却存在气膜贴附性不良的问题,在高吹风比下冷气容易吹离表面,进而导致冷却恶化。为了提高气膜的贴附性并增强冷却性能,本文提出了一种高效的涡流发生器,以简化的平板为研究对象,采用数值模拟的方法对不同宽度和不同高度的涡流发生器开展了研究。并且比较了圆柱气膜孔与成型气膜孔在涡流发生器影响下的性能差异。研究结果表明,涡流发生器能够抑制反向涡对的扩大与升高,改善主流与冷气的掺混,并且扩大气膜的覆盖范围,从而提高冷却性能。高度4.5mm的涡流发生器相比普通圆柱气膜孔能够使冷却效率提高34%,但当涡流发生器的高度增加到7.5 mm后,冷却效率降低了5%,而将涡流发生器由15 mm扩宽至30 mm,可以使冷却效率提高3%,因此低涡流发生器具有更良好的性能,而加宽涡流发生器同样可以获得冷却性能的提升。

来源：2025年第7期

《热能动力工程》期刊编辑部

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