平面叶栅多凹槽叶顶倾斜圆柱孔气膜冷却与气动特性研究

为提高燃气透平动叶叶顶的气膜冷却有效度,并减少由叶顶泄漏流引起的气动损失,对带倾斜圆柱孔的多凹槽叶顶冷却与气动特性进行了研究,试验测量了多凹槽叶顶的气膜冷却特性,并对其气动特性进行了数值模拟分析。首先采用压力敏感漆技术,在4种吹风比(0.5、1.0、1.5和2.0)下,测量了4种多凹槽叶顶(凹槽数分别为1、2、3和4个)气膜冷却性能的变化规律;然后经湍流模型验证,采用与试验数据吻合最好的SST k-ω模型,分析了多凹槽叶顶的流场结构及气动损失。研究结果表明:多凹槽叶顶在叶顶区域前、中部具有更优良的气膜冷却有效度,同时对肩壁也有良好保护作用;由于多凹槽叶顶的肋能够阻挡冷气向下游流动,肋后能形成涡卷吸冷气,因而能够提高肋前和肋后的气膜冷却有效度;相较于单凹槽叶顶,多凹槽叶顶的气动损失较低,其中三凹槽叶顶的总压损失系数最小,最多比单凹槽叶顶的低9.3%。