考虑精铸变形的涡轮叶片气膜冷却效率灵敏度计算方法研究

精铸加工使得涡轮叶片几何结构与设计之间产生随机性偏差,这一偏差对叶片气膜冷却效率造成不确定性影响。涡轮叶片外形偏差的不确定性是几何层面的小扰动问题。本文通过精铸模拟建立了涡轮叶片精铸变形模型。基于PIV与数值模拟建立了适用于流热耦合计算的Realizable k-epsilon湍流模型,建立了考虑叶片变形的气膜冷却效率灵敏度计算方法,计算了涡轮叶片的气膜冷却效率随吹风比变化的灵敏度。结果表明:涡轮叶片精铸产生的变形越大,对原有气膜冷却效率的损失越大。叶片整体平均形变0.25 mm使得整体气膜冷却效率损失约5%,局部形变如叶尖叶片后缘处的0.70 mm可使叶尖平均气膜冷却效率损失约8%。由灵敏度分析确定的精铸后气膜冷却效率相对误差较明显,达到了1.62%。