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1、渦輪葉片尾緣微小尺度冷卻通道的流動(dòng)與換熱特性研究孟通，郭濤，鄭杰(西北工業(yè)大學(xué)動(dòng)力與能源學(xué)院，陜西西安710072)NumericalStudyofFlowandTransferCharacteristicsofMmicro—scaleCoolingStructureofTrailingEdgeinSmallTurbineEngineBladesMENGTong，GUOTao，ZHENGJie(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’
2、an710072，China)摘要：為了研究小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片尾緣安全工作_】]。渦輪尾緣附近葉片較薄，冷卻結(jié)構(gòu)布的新型冷卻方案，應(yīng)用數(shù)值模擬的方法，對(duì)不同尺度置較為困難，這種情況在小型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片尾緣處更及克努森數(shù)下的冷卻結(jié)構(gòu)的流動(dòng)及換熱特性進(jìn)行了為嚴(yán)重。大型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片尾緣的冷卻結(jié)構(gòu)形式研究。計(jì)算并比較了不同條件下冷卻結(jié)構(gòu)的總壓系比較復(fù)雜¨2]。針對(duì)大型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片，尾緣內(nèi)部數(shù)、換熱系數(shù)及綜合冷效。冷卻結(jié)構(gòu)包括擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)、劈縫冷卻結(jié)構(gòu)、針肋關(guān)鍵詞：渦輪葉片尾緣；小尺度；克努森數(shù)；數(shù)值冷卻結(jié)構(gòu)_3]和復(fù)合
3、通道隔板冷卻結(jié)構(gòu)l_4等冷卻形模擬式，但是以上冷卻方式大部分只能應(yīng)用到大中型發(fā)中圖分類號(hào)：V231．1動(dòng)機(jī)渦輪葉片。對(duì)于尺寸小，轉(zhuǎn)速高的小型渦輪發(fā)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A動(dòng)機(jī)，渦輪的平均半徑僅為大發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的1／5～文章編號(hào)：1001—2257(2014)06—0052一O51／2[5]，渦輪葉片尺寸較小，葉片厚度較薄，相應(yīng)地尾Abstract：Inordertoinvestigateanewcooling緣長(zhǎng)度較小，因此，小型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)的structureoftrailingedgeinsmallturbinee
4、ngine設(shè)計(jì)和制造不能完全移植大型發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。微小blades，anumericalstudywasperformedtosimu—型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻困難，很難在葉片內(nèi)部布置復(fù)雜latetheflowandheattransfercharacteristicsof的冷卻孑L，尤其在尾緣部分基本無(wú)冷卻結(jié)構(gòu)。因而micro——scalecoolingstructuresanddrawconclu——經(jīng)常導(dǎo)致渦輪葉片尾緣超溫或燒蝕，而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)sionsoftheinfluenceofdifferentKnudsennu
5、m—產(chǎn)生重大故障。bersanddifferentstructures．Thepressureloss，微小通道內(nèi)的流動(dòng)與換熱在微電子及生物領(lǐng)域heattransfercoefficientandoverallcoolingeffi—等有著廣泛的應(yīng)用，也是當(dāng)前傳熱學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的前沿ciencyunderdifferentconditionswerecalculated問題[6]，微尺度冷卻結(jié)構(gòu)存在面積體積比大等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于渦輪葉片冷卻中就具有很大的現(xiàn)實(shí)意andcompared．Keywords：trailingedg
6、e；micro—scale；Knud—義。小型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片冷卻結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)接近小尺度sennumber；numericalsimulation范圍，而當(dāng)前對(duì)其的研究基本上都是針對(duì)放大模型，并未考慮尺度減小流態(tài)變化所引起的附加效應(yīng)。當(dāng)前的理論主要是通過(guò)引入克努森數(shù)Kn來(lái)判斷流體0引言是否為連續(xù)流體，因此，小尺度結(jié)構(gòu)流動(dòng)特性與換熱特性是否與傳統(tǒng)的宏觀尺度流動(dòng)有所區(qū)別，是一個(gè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u值得探討的問題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)槽道、圓管內(nèi)輪前溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于制造材料的耐溫極限，因此，必的微尺度流動(dòng)換熱進(jìn)行了
7、研究[7。結(jié)果表明，微須對(duì)渦輪等熱端部件采取有效的冷卻措施以保證其通道中流體的流動(dòng)和傳熱現(xiàn)象有其特有的機(jī)理和規(guī)收稿日期：2014一O1—21律，與常規(guī)尺寸通道內(nèi)的流動(dòng)和傳熱規(guī)律有著顯著·52·《機(jī)械與電．子》2O14(6)型有影響，可以預(yù)計(jì)到總壓系數(shù)不會(huì)出現(xiàn)明顯改變，同冷卻孔位置對(duì)尾緣換熱影響較小，孔位置的加工圖9體現(xiàn)了這一結(jié)論。誤差對(duì)葉片冷卻效果影響不大。28642l8642O參考文獻(xiàn)：目[1]HanJC，DuttaS，EkadSV．Gasturbineheattransfer每一mm，靠近壁面andcooling
8、technology[M]．NowYork：TaylorandZmm，葉片中部illm，靠近壁面Francis，Inc，2000．mm，葉片中部E2]丁水汀，李果，李莉，等．渦輪葉片尾緣復(fù)合通道隔0l0O0020000板結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)的影響[J]．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，e2009，35(6)：779—782．(a)2種冷卻孔位置下對(duì)流換熱系數(shù)變化[
