热辐射对气膜冷却叶片表面热负荷的影响

为了明确不同因素对叶片表面热负荷的影响规律,利用改进的WSGG模型,通过CFD数值仿真进行对流辐射耦合计算,探明高温燃气辐射传热对叶片表面热负荷的影响。结果表明:进口压力、温度、黑体辐射温度和壁面发射率对叶片表面热负荷均有一定影响,在进口总温从1750 K升高到2150 K的过程中,叶片表面温度整体升高幅度为250~300 K,而黑体辐射温度对叶片表面温度的提升最高为40 K。在壁面发射率从0.3提高到0.8的过程中,叶片表面辐射热流密度随之增大,在吸力面和压力面局部区域辐射热流密度增大了1倍。壁面发射率和高温燃气进口温度对叶片表面的温度和热流作用相当均匀,进口压力和黑体辐射温度对叶片尾缘、前缘和压力面的热负荷影响远大于其他区域。在此基础上,提出了以进口总温、黑体辐射温度、余气系数和壁面发射率为自变量,以辐射换热热流密度为因变量的辐射换热的经验准则关系式,获得了该经验关系式的拟合结果,并对该拟合精度进行了计算,相对误差均小于5%。