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《沖擊-氣膜式蒸汽冷卻葉片數(shù)值模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第55卷第3期汽輪機技術(shù)V01．55No．32013年6月TURBINETECHNOL0GYJun．2013沖擊一氣膜式蒸汽冷卻葉片數(shù)值模擬研究李巖，楊洪磊，游洋，李智明，楊仁(1海軍駐哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司軍事代表室，哈爾濱150046；2哈爾濱工程大學(xué)動力與能源工程學(xué)院，啥爾濱150001)摘要：在純氣膜蒸汽冷卻葉片結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在其前腔設(shè)計加裝了沖擊冷卻套筒，目的是對純氣膜冷卻中葉片出現(xiàn)的高溫區(qū)采用射流沖擊冷卻方式來進一步降低高溫區(qū)的溫度，強化了換熱效果。為得到葉片內(nèi)部流道的流動情況和葉片外表面壓力分布、溫度分布情況，借助ANSYS
2、CFX軟件對其進行流熱固耦合數(shù)值模擬，并對其進行對比分析。結(jié)果表明，采用沖擊一氣膜組合冷卻方式與傳統(tǒng)氣膜冷卻方式相比，可使葉片高溫區(qū)最多再降低150K，整體冷卻效率可達到60％。關(guān)鍵詞：蒸汽冷卻；射流沖擊；數(shù)值模擬分類號：TK474．811文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1001-5884(2013)03-0185-04NumericalSimulationofImpingement·-filmSteam··coolingTurbineBladesLIYan，YANGHong—lei，YOUYang，LIZhi—ruing，YANGRen(1Nav
3、yRepresentativeOficeinHarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China；2PowerandEnergyEngineeringCollege，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150046，China)Abstract：Basedonthepuresteamfilmcoolingblades，addacoolingsetinfrohtoftheblade．Useofjetimpactcoolingtoreducethetemperatureof
4、thehigh—temperatureregion．AnalysisandnumericalsimulationofflowfieldandtemperaturefieldinfiniteelementanalysissoftwareCFX．Thengettheflowfieldoftheinnerflowchannel，thepressureandtemperatureoftheoutsidesurfaceoftheblade．Thecalculatedresultsshowthattheimpingement—filmsteam—coo
5、lingisabettermethodthanthetraditionalfilmone．Theimpingement-filmsteam—coolingmethodcanfurtherreducedthebladetemperatureupto150K，andtheoverallcoolingeficiencyupto60％．Keywords：steamcooling；jetimpingement；numericalsimulation輪進口溫度逐漸升高，以往傳統(tǒng)的冷卻方式在這種情況下已0前言不能夠充分降低葉片的表面溫度，如今迫切需要冷卻
6、效率高，效果佳的先進葉片冷卻方式。射流沖擊冷卻是其中一種燃?xì)廨啓C是一種現(xiàn)代先進大型動力裝置，其輸出功率和更為有效的冷卻方式，采用這種冷卻方法可以提高葉片的換熱效率具有隨著燃?xì)獬鯗氐奶岣呦鄳?yīng)增加的特性。理論分熱系數(shù)，優(yōu)化冷卻效果。這種冷卻方式的機理是高速流體通析可知，進入渦輪的高溫燃?xì)?，隨著進氣溫度的升高其整機過孔隙直接沖刷葉片表面，從而在葉片周圍形成了高速流動效率和輸出功率均會相應(yīng)提高，這樣也會相應(yīng)降低燃料的消的氣膜，有效地阻隔了熱空氣并增強了換熱。這種冷卻方式耗。由此可知提高渦輪進口燃?xì)鉁囟瓤梢韵鄳?yīng)提高燃?xì)廨喅Ｅc氣膜冷卻構(gòu)成復(fù)合冷卻，在本
7、文中所采用的即為上述沖機性能，但渦輪進口燃?xì)鉁囟炔荒軣o限制的增加，需要考慮擊一氣膜式蒸汽冷卻方式。燃?xì)廨啓C熱端部件材料的耐熱、冷卻問題。隨著燃機新要求和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段的渦輪進口燃?xì)?控制方程溫度已超過渦輪葉片金屬材料的熔點，特別是隨著燃機技術(shù)的進一步發(fā)展，渦輪進口燃?xì)鉁囟葘?，因此渦輪葉片葉輪機械內(nèi)部流體的流動十分復(fù)雜，欲模擬其流動過的冷卻技術(shù)也需要相應(yīng)提高J。目前先進燃機的燃?xì)獬鯗爻?，首先需選定流動控制方程。本文選用時均非定常三維已達到2000K左右，高于高壓渦輪材料的熔點。綜上可N—s方程，同時補充能夠反映湍流特性的流動方程，用
8、于計知開展葉片冷卻技術(shù)的研究具有十分重要的意義。國外學(xué)算的控制方程如下：者對葉片開式、閉式以及半開半閉式蒸汽冷卻結(jié)構(gòu)的特點微分形式的連續(xù)性方程：進行了對比分析；國內(nèi)學(xué)者將蒸汽冷卻
