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文檔簡介
1、提高透平進(jìn)口溫度是提高航空發(fā)動機(jī)推力和熱效率的主要技術(shù)手段,當(dāng)今先進(jìn)航空燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口溫度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有透平葉片材料的許用溫度。因此,發(fā)展冷卻技術(shù)成為解決這一難題的關(guān)鍵。氣膜冷卻經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展,今天已廣泛用于葉片的工程設(shè)計。在葉片冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨復(fù)雜、冷卻效果逐漸達(dá)到瓶頸的情況下,熱障涂層(TBC)技術(shù)給葉片熱防護(hù)帶來了新的可能。為了準(zhǔn)確預(yù)測透平葉片的使用壽命,需要得到葉片各部位溫度場和熱負(fù)荷信息,而氣固耦合傳熱的數(shù)值方法是一種
2、理想的分析手段。
本文分別以ANSYS ICEM和Fluent作為網(wǎng)格劃分和數(shù)值求解工具,使用SSTk-ω湍流模型,主要進(jìn)行了以下幾個方面的研究:
1)在一個帶TBC的氣膜冷卻平板上驗證了TBC的計算處理方法的合理性,這個平板模擬的是透平葉片的下端壁,具有一排氣膜孔。通過比較兩種處理TBC的方案的溫度和熱流密度等數(shù)值計算,得出Fluent中處理TBC的簡化方法的精度可以接受。
2)在兩種接近真實工況的條件下
3、,對一個表面使用三種TBC策略(無、均勻和非均勻)的高度一體化復(fù)合冷卻透平導(dǎo)向葉片進(jìn)行了耦合數(shù)值計算,通過各部位質(zhì)量流量、表面溫度、綜合冷卻效率、換熱系數(shù)、壓力和Mach數(shù)等,詳細(xì)分析了透平葉柵的流動和換熱特性。
3)針對一組給定的主流進(jìn)、出口總壓和主流、冷氣總溫條件,逐步減少冷氣質(zhì)量流量,使用耦合計算比較了無TBC和均勻TBC時,冷氣質(zhì)量流量變化對葉片表面和內(nèi)部溫度、換熱系數(shù)等換熱特性的影響。結(jié)果表明,TBC對前緣起到了重要
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