冲击-气膜冷却单元结构砂尘沉积特性的数值研究

当砂尘颗粒进入航空发动机并沉积在涡轮叶片上时,会对其安全运行构成重大威胁。为探索涡轮叶片内部砂尘输运与沉积机理,利用离散单元法(CFD-DEM)对冲击气膜结构的砂尘沉积特性进行了数值模拟研究,验证了离散单元法用于砂尘沉积模拟的可行性,揭示了冲击靶面砂尘沉积的非稳态发展过程,阐明了斯托克斯数对冲击靶面砂尘沉积特性的影响机理。研究结果显示,涡轮叶片内的砂尘颗粒输运在冲击靶面形成锥状沉积层和带状沉积层;斯托克斯数增大会显著降低砂尘颗粒的随流性,增大流道内砂尘颗粒的体积分数,同时流体对砂尘颗粒的拖曳力有所减小,进而导致冲击靶面砂尘沉积质量增加。