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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任公司軍事代表室，哈爾濱150046；2哈爾濱工程大學動力與能源工程學院，啥爾濱150001)摘要：在純氣膜蒸汽冷卻葉片結(jié)構(gòu)基礎上，在其前腔設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氣輪機是一種現(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氣初溫的提高相應增加的特性。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，進入渦輪的高溫燃氣，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提高，這樣也會相應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氣溫度可以相應提高燃氣輪常與氣膜冷卻構(gòu)成復合冷卻，在本
7、文中所采用的即為上述沖機性能，但渦輪進口燃氣溫度不能無限制的增加，需要考慮擊一氣膜式蒸汽冷卻方式。燃氣輪機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)階段的渦輪進口燃氣1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，渦輪進口燃氣溫度將會更高，因此渦輪葉片葉輪機械內(nèi)部流體的流動十分復雜，欲模擬其流動過的冷卻技術(shù)也需要相應提高J。目前先進燃機的燃氣初溫程，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)學者將蒸汽冷卻
