涡轮叶片前缘强化旋流–气膜复合高效冷却研究

本文建立了GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型,利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击–气膜复合冷却和旋流–气膜复合冷却的流动换热特性,考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流–气膜复合冷却新型结构,分析了不同吹风比下前缘冷却模型的流场结构和传热分布。结果表明:在研究范围内,与冲击冷却相比,旋流冷却具有更均匀的传热分布和更低的压力损失;旋流在光滑内壁的冷却通道中平均努塞尔数可以提升17.6%以上,前缘平均综合冷效可以提升4.7%~7.2%,冷气端压力损失可降低4.7%~5.1%;而凸脊结构进一步强化了旋流冷却,内部冷却通道的平均努塞尔数可以显著提升37.7%以上,平均综合冷效可以提升6.1%~11.8%,压损可降低3.9%~4.1%。