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涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究 被引量:2
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作者 杨星 吴永强 +2 位作者 吴航 赵强 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期153-162,共10页
为了进一步提高涡轮端壁的综合冷却性能,以某航空发动机高压涡轮静叶端壁内部冷却结构为研究对象,以点阵结构作为端壁的内部冷却结构,不仅能提高端壁的综合冷却有效度,还能在不影响叶栅气动性能的同时,降低内部冷气的压力损失。对不同... 为了进一步提高涡轮端壁的综合冷却性能,以某航空发动机高压涡轮静叶端壁内部冷却结构为研究对象,以点阵结构作为端壁的内部冷却结构,不仅能提高端壁的综合冷却有效度,还能在不影响叶栅气动性能的同时,降低内部冷气的压力损失。对不同吹风比下无内部冷却和内部冲击冷却与点阵冷却端壁的耦合传热特性进行研究,对比分析了各端壁的综合冷却有效度和内部的流动换热特性。结果表明:随着吹风比增大,有内部冷却时端壁中上游的综合冷却有效度大幅提升,而端壁下游的综合冷却有效度由外部气膜冷却主导,其最佳吹风比约为3.0,且几乎不受内部冷却结构的影响;与无内部冷却端壁相比,冲击冷却和点阵冷却端壁的综合冷却有效度得到了大幅提升,且点阵冷却端壁的综合冷却有效度和气动性能均要优于冲击冷却端壁。在吹风比为1.5、3.0和7.0时,点阵冷却端壁的面积平均综合冷却有效度比冲击冷却端壁分别高出1.48%、1.10%和1.33%,在总换热量上则分别高出35.8%、34.0%和7.5%,而其表征流动损失的泵功反而比冲击冷却端壁分别低了36.0%、36.9%和35.1%。 展开更多
关键词 涡轮端壁 流热耦合传热 冲击冷却 点阵冷却 气膜冷却
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涡轮端壁平均气膜冷却效率的正交模拟研究 被引量:2
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作者 张玲 祝健 +1 位作者 郭达飞 韩佳宁 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期119-125,共7页
在涡轮叶栅端壁21%、51%、81%轴向弦长处和距前缘9%轴向弦长端壁处布置4排圆柱形气膜冷却孔,运用CFD方法模拟吹风比、轴向倾角α和展向倾角β3个影响因素共同作用下的端壁平均气膜冷却效率,通过正交方案选出最优孔排布置方式.结果表明:... 在涡轮叶栅端壁21%、51%、81%轴向弦长处和距前缘9%轴向弦长端壁处布置4排圆柱形气膜冷却孔,运用CFD方法模拟吹风比、轴向倾角α和展向倾角β3个影响因素共同作用下的端壁平均气膜冷却效率,通过正交方案选出最优孔排布置方式.结果表明:吹风比对端壁平均气膜冷却效率的影响最大,展向倾角β影响次之,轴向倾角α影响最小;吹风比为2.0,轴向倾角α为30°,展向倾角β为45°(第1、第3排冷却孔与y轴负方向成45°,第2、第4排冷却孔与y轴正方向成45°)布置时,端壁表面平均气膜冷却效率最高,为3个因素影响下的最优方案. 展开更多
关键词 涡轮端壁 气膜冷却 复合角度 气膜冷却效率 正交方案
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涡轮端壁流动传热与冷却性能研究进展 被引量:4
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作者 杜昆 李军 +2 位作者 宋立明 晏鑫 李志刚 《燃气轮机技术》 2018年第1期1-10,22,共11页
随着进口燃气温度的不断增大和燃烧室出口温度的均匀化,燃气涡轮端壁承受极高的热负荷。涡轮端壁处的复杂流动结构使端壁部分区域冷却困难,容易造成端壁烧蚀从而降低涡轮气动性能且威胁涡轮的安全运行。为了提高涡轮的冷却和气动性能,... 随着进口燃气温度的不断增大和燃烧室出口温度的均匀化,燃气涡轮端壁承受极高的热负荷。涡轮端壁处的复杂流动结构使端壁部分区域冷却困难,容易造成端壁烧蚀从而降低涡轮气动性能且威胁涡轮的安全运行。为了提高涡轮的冷却和气动性能,需要深入分析端壁附近的流动结构和传热冷却特性。本文以端壁冷却为出发点,对燃气涡轮的气动传热和冷却技术的发展进行总结分析,结合实验和数值计算结果,对端壁流动传热和冷却相关的先进实验和数值研究结果进行分析讨论。在此基础上,对涡轮端壁的先进冷却技术和非轴对称端壁下冷却结构优化进行了展望。 展开更多
关键词 涡轮端壁 冷却结构 流动传热 实验测量 数值模拟
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槽缝射流旋流比和密度比对涡轮端壁冷却和吸力面泛冷却性能的影响 被引量:7
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作者 张垲垣 李志刚 +1 位作者 宋立明 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期95-101,126,共8页
针对上游槽缝射流对涡轮端壁冷却性能影响的问题,同时考虑到涡轮端壁的气膜孔射流和叶栅通道间隙泄漏流同样对端壁及叶片吸力面存在冷却效果,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型的方法,研究... 针对上游槽缝射流对涡轮端壁冷却性能影响的问题,同时考虑到涡轮端壁的气膜孔射流和叶栅通道间隙泄漏流同样对端壁及叶片吸力面存在冷却效果,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型的方法,研究了带预旋上游槽缝射流0.4、0.6、0.8和1.0这4种旋流比和1.0、1.5和2.0这3种密度比对端壁冷却及叶片吸力面泛冷却(二次冷却)性能的影响特性。结果表明:密度比较小时,减小旋流比导致端壁冷却效果降低;密度比较大时,端壁冷却效果随旋流比减小先降低后升高,最低值出现在旋流比为0.8。随密度比的增加,冷却射流对端壁的冷却效果不断降低,冷却效率最低值随旋流比的增加向下游移动。随旋流比增大,槽缝射流对叶片吸力面泛冷却覆盖面积逐渐减小,位置向下游及靠近端壁的方向发展,泛冷却效率不断降低。随冷却射流密度比的增加,吸力面泛冷却面积显著减小,且向靠近端壁的方向移动,泛冷却效率降低。 展开更多
关键词 涡轮端壁 槽缝射流 泛冷却 数值模拟
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射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响 被引量:7
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作者 张韦馨 刘战胜 +2 位作者 杨星 刘钊 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期107-115,共9页
为了提高实际燃机涡轮端壁的气膜冷却效率,对某航空发动机涡轮静叶端壁的气膜冷却特性进行了数值模拟研究。首先采用实验结果对湍流模型进行了校核,并验证了所研究模型的网格无关性,在此基础上研究了端壁离散气膜孔的气膜冷却特性,并采... 为了提高实际燃机涡轮端壁的气膜冷却效率,对某航空发动机涡轮静叶端壁的气膜冷却特性进行了数值模拟研究。首先采用实验结果对湍流模型进行了校核,并验证了所研究模型的网格无关性,在此基础上研究了端壁离散气膜孔的气膜冷却特性,并采用给定实验端壁热流输入条件计算了整个端壁的换热特性;分析了5种冷气质量流量比(1.4%、2.1%、2.7%、3.1%、3.8%)和5种气膜冷气射流角度(20°、25°、30°、35°、40°)下端壁离散气膜孔的流动特性、气膜冷却特性以及换热特性。计算结果表明:相同射流角(40°)条件下,冷气质量流量比为1.4%时,端壁平均气膜冷却效率达到0.21;继续增大冷气质量流量比会导致气膜脱离端壁表面,使得端壁整体的气膜冷却效率下降;随着冷气质量流量比增加,叶栅通道总压损失增加,强化了气膜孔出口处的气流掺混,增加了换热效率;受到端壁二次流以及原有气膜孔结构的影响,气膜冷气射流角度为20°时冷却效果最佳,在相同质量流量比(1.4%)条件下,端壁平均气膜冷却效率达到0.27;减小射流角度对端壁表面换热强度改变较小。 展开更多
关键词 涡轮端壁 气膜冷却 射流角 数值研究
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基于空气幕冷却的涡轮端壁改进冷却结构的高温数值验证
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作者 蔡海扬 吴航 +1 位作者 杨星 丰镇平 《推进技术》 2025年第1期172-183,共12页
叶栅端壁是航空发动机高压涡轮中流动结构与传热冷却特征最为复杂的区域之一。为提高采用轴向气膜冷却孔布局的原型涡轮端壁的综合冷却性能,本文依据各区域的流场结构和热负荷特性有针对性地进行局部高效气膜冷却强化设计,包括应用端壁... 叶栅端壁是航空发动机高压涡轮中流动结构与传热冷却特征最为复杂的区域之一。为提高采用轴向气膜冷却孔布局的原型涡轮端壁的综合冷却性能,本文依据各区域的流场结构和热负荷特性有针对性地进行局部高效气膜冷却强化设计,包括应用端壁通道进口空气幕冷却、扇形气膜孔以及等马赫数线优化布局等方法,使得冷气可以克服横流和二次流的影响,冷气附壁性和覆盖面积大幅提升。本文采用数值模拟方法在某型航空发动机高压涡轮真实进口条件下,验证了端壁改进冷却设计的耦合换热特性。与端壁原型冷却设计相比,在相同冷气消耗量下,端壁改进冷却设计在涡轮真实平均进口温度2150 K下实现了更低且更均匀的金属温度分布,有效消除了原型冷却设计中存在的局部高温热斑,端壁面积平均综合冷却有效度提升了14.2%。叶栅气动分析表明,端壁改进冷却设计还可以降低叶栅出口总压损失,改善叶栅气动性能。冷气流线分布规律表明,空气幕冷却在端壁应用中表现出良好的冷却性能;当空气幕冷气吹风比达到1.85时,可以克服端壁附近涡系的影响而达到尾缘区域形成冷却,并削弱二次流对压力面侧气膜冷却的不利影响;但当空气幕冷气吹风比达到2.12时则会由于过大的射流动量而脱离端壁表面,从而损失部分冷却效果,因此需要合理分配冷气用量。 展开更多
关键词 涡轮端壁 耦合换热 气膜冷却 空气幕冷却 综合冷却有效度
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离散气膜孔对涡轮端壁气膜冷却特性的影响
7
作者 张杰 刘存良 +2 位作者 牛夕莹 叶林 张丽 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3331-3337,共7页
本文采用压敏漆(PSP)技术研究了质量流量比、密度比以及泄漏流对具有离散气膜孔布局端壁的气膜冷却特性的影响。研究结果发现,离散气膜孔质量流量比(R_(mf1))对端壁上游区域的气膜冷效分布有较大的影响,特别是压力侧附近区域。随着密度... 本文采用压敏漆(PSP)技术研究了质量流量比、密度比以及泄漏流对具有离散气膜孔布局端壁的气膜冷却特性的影响。研究结果发现,离散气膜孔质量流量比(R_(mf1))对端壁上游区域的气膜冷效分布有较大的影响,特别是压力侧附近区域。随着密度比(R_(d))的增大,在端壁上游区域的气膜冷效逐渐提升,但是通道涡的强度沿着主流流向逐渐增大,这降低了密度比对端壁下游区域气膜冷却的影响。此外,泄漏流极大地提升了端壁的面平均气膜冷却效率,特别是当R_(mf1)为1.75%时,面平均冷效提高了77.8%。 展开更多
关键词 涡轮端壁 气膜冷效 离散气膜孔 泄漏流 压敏漆技术
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利用空气幕冷却提升涡轮叶栅端壁气膜冷却有效度的实验研究 被引量:1
8
作者 杨星 赵强 +1 位作者 吴航 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-10,共10页
针对涡轮叶栅压力面侧由于横向压力梯度及复杂二次流导致的冷却难题,通过在端壁通道进口靠近压力面侧布置两排离散气膜孔,形成具有独特冷却特征的空气幕冷却,采用压力敏感漆测量技术(PSP)详细研究了空气幕冷却在端壁表面的冷却分布规律... 针对涡轮叶栅压力面侧由于横向压力梯度及复杂二次流导致的冷却难题,通过在端壁通道进口靠近压力面侧布置两排离散气膜孔,形成具有独特冷却特征的空气幕冷却,采用压力敏感漆测量技术(PSP)详细研究了空气幕冷却在端壁表面的冷却分布规律及其对通道中离散气膜孔冷气射流的影响。在此基础上,将空气幕冷却应用于端壁气膜冷却形成了改进设计方案。实验结果表明,空气幕冷却具有与通道中离散气膜冷却完全不同的冷却特征,其几乎不受叶栅通道中横向压力梯度的影响,可以有效冷却端壁通道的压力面侧甚至喉部及下游区域;随着冷气量的增大,空气幕冷却的冷却效果不断增强,并会提高下游端壁通道中离散气膜孔的冷却性能;与端壁原型气膜冷却方案相比,在冷气量相同的情况下,改进方案将端壁表面的面积平均气膜冷却有效度提高了33%。叶栅出口的流场结构表明,改进方案还可以削弱叶栅的气动损失。 展开更多
关键词 航空发动机 涡轮端壁 气膜冷却 空气幕冷却 气动损失
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基于生成对抗网络的涡轮端壁气膜冷却建模方法 被引量:4
9
作者 戴维 杨力 饶宇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2420-2424,共5页
涡轮端壁受复杂流场的影响热负荷不均匀,通常需要非规则的气膜孔布局进行应对.由于多个气膜孔喷射出流的叠加效应具有极强的非线性特性,传统的气膜冷却或发散冷却经验关联式在此场景容易失效,设计中常需要针对布局专门开展实验或者数值... 涡轮端壁受复杂流场的影响热负荷不均匀,通常需要非规则的气膜孔布局进行应对.由于多个气膜孔喷射出流的叠加效应具有极强的非线性特性,传统的气膜冷却或发散冷却经验关联式在此场景容易失效,设计中常需要针对布局专门开展实验或者数值计算.本文建立基于条件式生成对抗网络的图-图翻译模型,以表面气膜孔分布为输入特征,以全温全压工况下的冷却效率为输出特征,捕捉到气膜叠加的非线性规律.研究结果表明,模型能实现在输入任意孔的分布下快速预测.此项研究结果可大幅缩短端壁气膜冷却的设计时间,便于后续对孔的分布进行优化. 展开更多
关键词 气膜冷却 涡轮端壁 生成对抗网络 深度学习
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出流结构对涡轮叶栅端壁气膜冷却效率数值研究 被引量:4
10
作者 吕品 王子健 闻洁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期981-986,共6页
通过对涡轮叶栅端壁上游不同气膜冷却结构模型进行数值模拟,得到了不同吹风比情况下,涡轮叶栅端壁的流动与换热特性.结果表明:圆柱形孔冷气射流在孔下游与主流相互作用形成一对转动方向相反的耦合涡,对涡轮叶栅端壁的气膜冷却效果不利.... 通过对涡轮叶栅端壁上游不同气膜冷却结构模型进行数值模拟,得到了不同吹风比情况下,涡轮叶栅端壁的流动与换热特性.结果表明:圆柱形孔冷气射流在孔下游与主流相互作用形成一对转动方向相反的耦合涡,对涡轮叶栅端壁的气膜冷却效果不利.前向扩张孔降低了孔下游耦合涡的强度,对涡轮叶栅端壁总体气膜冷却效率要优于圆柱形孔.前向扩张缝结构增大了射流宽度,冷却了孔间端壁,对涡轮叶栅端壁总体气膜冷却效率要优于圆柱形孔和前向扩张孔. 展开更多
关键词 气膜冷却效率 涡轮叶栅 前向扩张孔 前向扩张缝 数值模拟
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顺–逆向组合气膜孔在涡轮导叶端壁上的应用研究
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作者 王志多 秦康 +3 位作者 吴兴 齐文娇 张庆尧 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期931-937,共7页
本文利用经过试验数据验证的RANS方法,针对高压涡轮导向器端壁双排气膜冷却结构,研究了顺向以及不同顺/逆向组合气膜孔下的端壁流动和气膜冷却特性,探索了逆向孔在涡轮端壁上应用的可行性。结果表明:端壁周向整排逆向孔出流与主流的强... 本文利用经过试验数据验证的RANS方法,针对高压涡轮导向器端壁双排气膜冷却结构,研究了顺向以及不同顺/逆向组合气膜孔下的端壁流动和气膜冷却特性,探索了逆向孔在涡轮端壁上应用的可行性。结果表明:端壁周向整排逆向孔出流与主流的强烈掺混增强了马蹄涡和通道涡强度并降低了冷气动量,使冷气无法到达下游区域;逆向孔布置在中部近吸力侧的顺/逆向组合方案对端壁涡系影响较小,可使端壁上游冷效明显增加且下游冷效降低较少;逆向孔角度减小,冷效增加,但提升幅度有限;本文提出的顺/逆向组合孔在MFR=1~3的范围内,明显改善了顺向孔对端壁上游冷却有限的问题,使端壁65%轴向弦长之前区域气膜冷效明显提升,且对尾缘冷效的影响较小。 展开更多
关键词 航空发动机 涡轮端壁 逆向孔 组合孔 气膜冷却
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涡轮叶栅端壁二次流动与换热的V2F模拟
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作者 田兴江 常海萍 +1 位作者 张镜洋 成锋娜 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2913-2920,共8页
针对低展弦比涡轮叶栅端壁区亚声速流动及换热,采用基于线性涡黏假设的V2F模型开展了数值模拟.结果表明:涡轮叶栅流动中存在马蹄涡、通道涡、压力侧角涡、吸力侧角涡等多种复杂涡系结构,其中马蹄涡与通道涡是涡轮叶栅二次损失的主要来源... 针对低展弦比涡轮叶栅端壁区亚声速流动及换热,采用基于线性涡黏假设的V2F模型开展了数值模拟.结果表明:涡轮叶栅流动中存在马蹄涡、通道涡、压力侧角涡、吸力侧角涡等多种复杂涡系结构,其中马蹄涡与通道涡是涡轮叶栅二次损失的主要来源.端壁换热与马蹄涡及通道涡强度及位置直接相关,并呈现明显的分区特征.端壁极限流线结果显示,V2F模型模拟的端壁单马蹄涡分离线与实验结果吻合,优于SST(shear stress transport)k-ω模型模拟的端壁双马蹄涡分离线.V2F模型引入了新的湍流尺度,在马蹄涡及通道涡位置、端壁静压损失系数分布、叶栅出口总压损失分布及端壁Standon数分布等方面均与实验结果吻合较好,对叶栅气动损失及端壁换热有良好的预测能力. 展开更多
关键词 涡轮叶栅 二次流 换热 V2F模型 总压损失系数 涡系结构
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改进的瞬态实验方法对涡轮转子端壁换热的研究
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作者 余鲲 罗翔 闻洁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1975-1980,共6页
改进瞬态实验方法,使实验件的初始温度在上下表面间形成线性分布,降低了对实验设备和操作的要求.以此方法研究涡轮转子端壁的流动和换热情况,实验结果表明,端壁表面的换热强度受来流雷诺数和端壁二次流结构的共同影响.来流雷诺数增加,... 改进瞬态实验方法,使实验件的初始温度在上下表面间形成线性分布,降低了对实验设备和操作的要求.以此方法研究涡轮转子端壁的流动和换热情况,实验结果表明,端壁表面的换热强度受来流雷诺数和端壁二次流结构的共同影响.来流雷诺数增加,端壁整体换热增强;二次流的影响,导致端壁表面存在若干局部传热强化的区域,包括前缘马蹄涡形成的区域、马蹄涡分支覆盖的区域、靠近吸力面一侧通道涡生成的区域、以及角涡产生的位置.实验测得的结果符合对端壁二次流结构的现有认识. 展开更多
关键词 涡轮转子 传热系数分布 瞬态实验 二次流 马蹄涡
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端壁通道间隙对端壁泄漏流冷却的影响 被引量:8
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作者 杨星 刘钊 +1 位作者 刘战胜 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期44-48,共5页
本文针对叶栅通道中端壁间隙的影响进行数值研究,详细分析了有无端壁间隙、不同间隙泄漏流流量和不同间隙射流角情况下端壁表面泄漏流气膜冷却有效度的分布特性。结果表明:端壁间隙会在一定程度上限制端壁表面冷却气膜的扩散分布,主要... 本文针对叶栅通道中端壁间隙的影响进行数值研究,详细分析了有无端壁间隙、不同间隙泄漏流流量和不同间隙射流角情况下端壁表面泄漏流气膜冷却有效度的分布特性。结果表明:端壁间隙会在一定程度上限制端壁表面冷却气膜的扩散分布,主要影响区域为端壁吸力面侧及喉部下游;不恰当的端壁间隙泄漏流会削弱端壁某些局部区域的泄漏流冷却效果;端壁间隙射流角对端壁表面泄漏流冷却效果的作用总体上非常有限,其主要改变某些局部区域的气膜冷却分布。 展开更多
关键词 燃气涡轮端壁 泄漏流 通道间隙 气膜冷却 数值分析
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端壁错位对端壁泄漏流冷却的影响研究 被引量:6
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作者 杨星 刘钊 +1 位作者 刘战胜 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期719-725,共7页
本文采用数值方法针对燃气涡轮端壁因实际运行过程中部件热膨胀所造成的端壁错位进行了研究,详细分析了不同端壁错位形式下端壁上游槽缝泄漏流和槽缝/间隙泄漏流共同作用下的冷却分布规律。结果表明,端壁错位会改变端壁附近的流动结构,... 本文采用数值方法针对燃气涡轮端壁因实际运行过程中部件热膨胀所造成的端壁错位进行了研究,详细分析了不同端壁错位形式下端壁上游槽缝泄漏流和槽缝/间隙泄漏流共同作用下的冷却分布规律。结果表明,端壁错位会改变端壁附近的流动结构,进而影响端壁表面泄漏流冷却的分布特性;在不同的端壁错位形式下,通道间隙泄漏流基本不会影响上游槽缝泄漏流的冷却分布;对上游槽缝泄漏流冷却有强化作用的端壁错位形式反而有可能会对端壁下游的间隙泄漏流冷却带来不利影响。 展开更多
关键词 燃气涡轮端壁 泄漏流 错位 气膜冷却 数值分析
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Flow Development Through HP&LP Turbines,PartⅡ:Effects of the Hub Endwall Secondary Sealing Air Flow on the Turbine's Mainstream Flow 被引量:4
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作者 HU Jialin DU Qiang +4 位作者 LIU Jun WANG Pei LIU Guang LIU Hongrui DU Meimei 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期308-315,共8页
Although many literatures have been focused on the underneath flow and loss mechanism, very few experiments and simulations have been done under the engines' representative working conditions or considering the re... Although many literatures have been focused on the underneath flow and loss mechanism, very few experiments and simulations have been done under the engines' representative working conditions or considering the real cavity structure as a whole. This paper aims at realizing the goal of design of efficient turbine and scrutinizing the velocity distribution in the vicinity of the rim seal. With the aid of numerical method, a numerical model describing the flow pattern both in the purge flow spot and within the mainstream flow path is established, fluid migration and its accompanied flow mechanism within the realistic cavity structure(with rim seal structure and considering mainstream & secondary air flow's interaction) is used to evaluate both the flow pattern and the underneath flow mechanism within the inward rotating cavity. Meanwhile, the underneath flow and loss mechanism are also studied in the current paper. The computational results show that the sealing air flow's ingestion and ejection are highly interwound with each other in both upstream and downstream flow of the rim seal. Both the downstream blades' potential effects as well as the upstream blades' wake trajectory can bring about the ingestion of the hot gas flow within the cavity, abrupt increase of the static pressure is believed to be the main reason. Also, the results indicate that sealing air flow ejected through the rear cavity will cause unexpected loss near the outlet section of the blades in the downstream of the HP rotor passages. 展开更多
关键词 Turbines Sealing air Flow pattern
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Turbine Endwall Film Cooling With Combustor-Turbine Interface Gap Leak- age Flow: Effect of Incidence Angle 被引量:1
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作者 ZHANG Yang YUAN Xin 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第2期135-144,共10页
This paper is focused on the film cooling performance of combustor-turbine leakage flow at off-design condition. The influence of incidence angle on film cooling effectiveness on first-stage vane endwall with combusto... This paper is focused on the film cooling performance of combustor-turbine leakage flow at off-design condition. The influence of incidence angle on film cooling effectiveness on first-stage vane endwall with combustor-turbine interface slot is studied. A baseline slot configuration is tested in a low speed four-blade cascade comprising a large-scale model of the GE-E 3 Nozzle Guide Vane (NGV). The slot has a forward expansion angle of 30 deg. to the endwall surface. The Reynolds number based on the axial chord and inlet velocity of the free-stream flow is 3.5 × 10 5 and the testing is done in a four-blade cascade with low Mach number condition (0.1 at the inlet). The blowing ratio of the coolant through the interface gap varies from M = 0.1 to M = 0.3, while the blowing ratio varies from M = 0.7 to M = 1.3 for the endwall film cooling holes. The film-cooling effectiveness distributions are obtained using the pressure sensitive paint (PSP) technique. The results show that with an increasing blowing ratio the film-cooling effectiveness increases on the endwall. As the incidence angle varies from i = +10 deg. to i = 10 deg., at low blowing ratio, the averaged film-cooling effectiveness changes slightly near the leading edge suction side area. The case of i = +10 deg. has better film-cooling performance at the downstream part of this region where the axial chord is between 0.15 and 0.25. However, the disadvantage of positive incidence appears when the blowing ratio increases, especially at the upstream part of near suction side region where the axial chord is between 0 and 0.15. On the main passage endwall surface, as the incidence angle changes from i = +10 deg. to i = 10 deg., the averaged film-cooling effectiveness changes slightly and the negative incidence appears to be more effective for the downstream part film cooling of the endwall surface where the axial chord is between 0.6 and 0.8. 展开更多
关键词 Film Cooling ENDWALL Pressure Sensitive Paint Leakage Flow
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Aero-Thermal Performances of Leakage Flows Injection from the Endwall Slot in Linear Cascade of High-Pressure Turbine
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作者 Wan Aizon W Ghopa Zambri Harun +1 位作者 Ken-ichi Funazaki Takemitsu Miura 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期49-57,共9页
The existence of a gap between combustor and turbine endwall in the real gas turbine induces to the leakages phenomenon. However, the leakages could be used as a coolant to protect the endwaU surfaces from the hot gas... The existence of a gap between combustor and turbine endwall in the real gas turbine induces to the leakages phenomenon. However, the leakages could be used as a coolant to protect the endwaU surfaces from the hot gas since it could not be completely prevented. Thus, present study investigated the potential of leakage flows as a function of film cooling. In present study, the flow field at the downstream of high-pressure turbine blade has been investigated by 5-holes pitot tube. This is to reveal the aerodynamic performances under the influenced of leakage flows while the temperature measurement was conducted by thermoehromic liquid crystal (TLC). Expe- rimental has significantly captured theaerodynamics effect of leakage flows near the blade downstream. Further- more, TLC measurement illustrated that the film cooling effectiveness contours were strongly influenced by the secondary flows behavior on the endwall region. Aero-thermal results were validated by the numerical simulation adopted by commercial sottware, ANSYS CFX 13. Both experimental and numerical simulation indicated almost similar trendinaero and also thermal behavior as the amount of leakage flows increases. 展开更多
关键词 endwall fllmcooling leakage flows secondary flows aerodynamic loss film cooling effectiveness
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