热能动力工程

作者：董 奇，谭 杰，张立琋，薛 君

单位：中国航发湖南动力机械研究所 中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室，湖南 株洲 412002,,西北工业大学 动力与能源学院，陕西 西安 710129,,西北工业大学 动力与能源学院，陕西 西安 710129,,中国航发湖南动力机械研究所 中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室，湖南 株洲 412002,

关键词：低稠度;涡轮导向叶片;端壁;气膜冷却;数值模拟

基金：国家科技重大专项 (J2019II00220043)

采用低稠度涡轮导向叶片设计方案，可减少导向叶片的用量，减轻涡轮重量，降低发动机冷气用量及耗油率，但同时也带来导向叶片端壁冷却负荷增大等问题。依据低稠度涡轮导向叶片端壁的结构与流动换热特点，制定了槽缝和气膜孔共同冷却的方案。通过数值模拟和分析，重点研究了低稠度涡轮导向叶片端壁前缘气膜孔在不同方向角、孔数、孔径以及叶栅通道中气膜孔布置等条件下的流动及冷却特性。研究结果表明：对低稠度涡轮导向叶片端壁前缘气膜孔进行优化设计，可以有效克服导向叶片端壁前缘高强度马蹄涡对于气膜冷却效果的不良影响；在叶栅通道内合理设置气膜孔，可以改善通道内复杂涡旋对端壁气膜的卷吸作用，提高气膜冷却效果；当槽缝和气膜孔中的冷气流量比分别为3%和2%、气膜孔方向角为45°、气膜孔直径为1.25 mm、叶片前缘和叶栅通道气膜孔数分别为8和1时，叶片端壁表面被冷气膜全部覆盖，此时端壁面平均气膜冷却效率相对最高，达到53.7%。

来源：2023年第12期

《热能动力工程》期刊编辑部

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