氣膜孔內(nèi)局部堵塞對氣膜冷卻特性的影響的研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動機的快速發(fā)展，推質(zhì)比以及熱效率不斷提高，渦輪進口溫度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。為防止渦輪葉片過熱，必須采用高效的主動冷卻技術(shù)。氣膜冷卻作為一種有效的冷卻手段，通過將內(nèi)部低溫空氣從渦輪葉片表面上的孔或縫噴出以保護渦輪葉片表面不受高溫氣流的直接沖刷。然而，當燃氣渦輪發(fā)動機在含砂塵或污染嚴重的環(huán)境中工作時，外部微細顆粒的侵入極易在渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)中形成沉積堵塞?？紤]到氣膜孔內(nèi)的局部堵塞會影響到氣膜冷卻的效果，掌握氣膜孔內(nèi)局部堵塞對氣膜冷

2、卻特性的影響，進而趨利避害，是非常有必要的。
　　基于上述背景，本文對幾種堵塞情況下的氣膜冷卻模型進行數(shù)值模擬并分析結(jié)果，最終得到這幾種工況下的堵塞比等因素對氣膜冷卻特性的影響。首先，將氣膜孔內(nèi)的局部堵塞簡化成楔形凸脊；然后，以單排孔平板氣膜冷卻為研究對象，利用Fluent軟件對幾種堵塞情況下的氣膜冷卻進行數(shù)值模擬。通過對比和分析幾種堵塞比、堵塞位置等條件下的出口下游溫度場和流場，得到這些因素對氣膜冷卻特性的影響。結(jié)果表明：迎風側(cè)

3、出氣端上的局部堵塞對出口下游冷卻效果有顯著的提高作用；而背風側(cè)出氣端局部堵塞則在堵塞比高于0.2時對出口下游冷卻效果有明顯的削弱作用；氣膜孔側(cè)邊出氣端的堵塞物會極大的削弱冷氣射流對壁面的保護能力，尤其是在高吹風比或高堵塞比下。相比于出氣端局部堵塞，氣膜孔中部和進氣端局部堵塞對出口下游的冷卻效果影響較弱。此外，幾種位置上的局部堵塞也使氣膜孔內(nèi)次流流動和出口下游反向渦對等產(chǎn)生一定的改變。
　　接著，本文在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，針對M=0.