涡轮导叶压力面分区域复合角气膜冷却特性

针对通道二次流造成涡轮叶片压力面气膜轨迹发生偏转的现象,提出了沿展向分区域布置复合角的设计概念。以高压涡轮导叶HS1A为研究对象,采用数值模拟的方法,在出口雷诺数为2.3×10^(5)的工况下,分析了二次流、复合角和吹风比对气膜冷却特性的影响。结果表明:近端区二次流产生的径向潜流具有促进气膜展向覆盖的能力,相较于叶中区提高了气膜孔出口下游的冷却效率,但也会加剧射流和主流的掺混,减小气膜的有效覆盖长度;针对不同展向区域的二次流大小,精细化布置各区域的气膜孔复合角,可以将气膜轨迹的偏转角度全部修正为0°,同时将平均气膜冷却效率提升了10.42%;复合角冷却模型在吹风比为0.5~1.0时具有较好的范围适用性,吹风比增大至1.3时气膜轨迹会发生反向偏转。

涡轮叶片吸力面双排分区复合角气膜冷却特性

通道二次流作用下,涡轮叶片吸力面气膜轨迹呈收缩状从叶片两端朝叶中偏转。针对该问题,本文设计了高压涡轮叶片吸力面双排分区域复合角气膜冷却模型,并采用数值模拟的方法,分析了二次流和复合角对气膜冷却特性的影响。结果表明,在近端区,叶片上游孔排SS1形成的气膜受马蹄涡的作用偏转较小,叶片下游孔排SS2形成的气膜受较强通道涡的影响偏转角远大于上游气膜;在叶片吸力面增加朝向端壁的复合角设计,可以改善气膜覆盖的均匀性,复合角增大至30?左右时,可以消除射流的脱壁现象,最大复合角工况相比于简单角工况的展向平均气膜冷却效率提高了13.9%。