冲击孔位置对涡轮叶片冲击/气膜复合冷却特性影响的实验研究 |
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引用本文: | 程想,丁俣中,万红牛,冀文涛,陶文铨.冲击孔位置对涡轮叶片冲击/气膜复合冷却特性影响的实验研究[J].西安交通大学学报,2023(12):59-71. |
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作者姓名: | 程想 丁俣中 万红牛 冀文涛 陶文铨 |
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作者单位: | 1. 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室;2. 西安交通大学能源与动力工程学院 |
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基金项目: | 国家科技重大专项资助项目(J2019-Ⅲ-0007-0050); |
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摘 要: | 为研究冲击孔位置对空冷涡轮叶片冲击/气膜复合冷却特性的影响,选择4种具有不同冷却结构的涡轮叶片开展了综合换热实验。实验叶片由低导热系数的树脂材料制成,分别为仅有气膜冷却结构的叶片0、具有正向冲击孔的叶片1、具有偏置冲击孔的叶片2以及具有交错偏置冲击孔的叶片3。使用红外热像仪拍摄得到实验叶片表面温度分布。实验结果表明,涡轮叶片综合换热特性由内部冷却和外部冷却共同决定。在吹风比较大时,射流冲击强化了冷却剂和叶片内壁面之间的换热,导致具有冲击冷却结构的叶片1、2、3相对于叶片0综合冷却效率提升了3.1%~6.7%。其中,因为冲击孔偏置,叶片2和3的冲击强化换热区域相对独立于叶片表面气膜覆盖区域,所以叶片2和3的综合冷却效率分布更为均匀,且大于叶片1。叶片0仅有气膜冷却结构,紧邻气膜孔出流位置冷却剂动能较大,在气膜孔出口下游冷却剂再贴壁形成热防护,使得距离气膜孔较远的区域冷却效率升高。在吹风比较小时:仅有正向冲击的叶片1相对于叶片0的综合冷却效率有所提高;由于偏置冲击消耗了更多了冷却剂动能,叶片2和3的综合冷却效率相对于叶片0明显降低,当吹风比为0.2时,二者分别下降了6.7%和11.6%。
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关 键 词: | 涡轮叶片 冲击孔位置 冲击/气膜复合冷却 综合冷却效率 |
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