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涡轮动叶叶型公差对喉道面积的影响
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作者 常骐越 侯伟涛 +2 位作者 慕粉娟 张馨元 罗华玲 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期46-52,共7页
为精确控制涡轮动叶喉道面积,减小喉道面积偏离设计值对涡轮性能的影响,以GE公司某高压涡轮1级动叶为研究对象,提出了基于叶型位置度、扭转角、轮廓度、缘板轮廓度的动叶喉道面积评估方法。按航空工业标准(HB 5647-98)给定了上述参数的... 为精确控制涡轮动叶喉道面积,减小喉道面积偏离设计值对涡轮性能的影响,以GE公司某高压涡轮1级动叶为研究对象,提出了基于叶型位置度、扭转角、轮廓度、缘板轮廓度的动叶喉道面积评估方法。按航空工业标准(HB 5647-98)给定了上述参数的公差,分析了其对动叶喉道面积的影响,并采用随机分析方法研究了涡轮动叶喉道面积偏差分布。结果表明:当叶型沿轴向、周向偏移时,由于对叶片左右两侧喉道宽度的作用效果相反,因此叶片喉道面积变化不大于±0.005%。叶型扭转及轮廓度偏差对叶片喉道面积影响显著。当叶根、叶中、叶尖叶型分别扭转0.1°时,叶片喉道面积分别变化0.13%、0.14%和0.15%;当叶背侧轮廓或尾缘轮廓变化0.1 mm时,叶片喉道面积变化0.08%;当下缘板轮廓度变化0.1 mm时,叶片喉道面积变化0.06%。当叶型尺寸参数均符合其公差范围内的正态分布时,动叶喉道面积偏差也服从正态分布,±3倍标准差对应的喉道面积变化为理论喉道面积的±0.91%。 展开更多
关键词 涡轮动叶 喉道面积 型公差 随机分析 位置度 扭转角 轮廓度 航空发
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陶瓷基复合材料涡轮动叶榫头元件静强度实验及缺陷影响 被引量:1
2
作者 蒋婷 王子媛 +5 位作者 郭洪宝 洪智亮 陈小武 秦浩 张翔宇 董绍明 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期77-84,共8页
陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)涡轮动叶榫头是动叶装配与承受离心载荷的关键。为了研究熔渗工艺制备CMC榫头在叶片旋转径向拉伸载荷下的力学行为,验证榫头内部质量对其静拉伸强度与破坏模式的影响,设计并制备燕尾形CM... 陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)涡轮动叶榫头是动叶装配与承受离心载荷的关键。为了研究熔渗工艺制备CMC榫头在叶片旋转径向拉伸载荷下的力学行为,验证榫头内部质量对其静拉伸强度与破坏模式的影响,设计并制备燕尾形CMC高压涡轮动叶榫头元件试件,对其进行单轴静态拉伸实验,采用X射线CT无损检测对实验前试件内部质量进行扫描,采用DIC与声发射方法对实验过程进行监测。结果表明:燕尾形CMC榫头在单轴静态拉伸下保持完好接触,其静态拉伸强度与破坏模式对其内部质量(尤其是分层缺陷)非常敏感。试件不含分层缺陷时,损伤起始于榫头颈部,并迅速扩展,损伤起始载荷与最大破坏载荷接近,断口呈横向锯齿状;试件内部含分层缺陷时,损伤起始于缺陷,分层逐渐扩展并导致试件断裂,损伤起始载荷下降99.05%,最大破坏载荷下降14.29%,断口位置与分层缺陷一致。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 熔渗法 涡轮动叶 榫头 分层缺陷
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涡轮动叶肋条布局的凹槽状叶顶气膜冷却效率和气热性能研究
3
作者 周祚弘 程国强 +3 位作者 许承天 孔祥林 李志刚 李军 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1446-1458,共13页
针对涡轮动叶凹槽状叶顶近压力侧气膜冷却设计的结构,设计了2条全肋条、1条全肋条和1条压力侧尾缘半肋条与1条吸力侧尾缘半肋条的3种凹槽状叶顶肋条布局设计。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和标准k-ω湍... 针对涡轮动叶凹槽状叶顶近压力侧气膜冷却设计的结构,设计了2条全肋条、1条全肋条和1条压力侧尾缘半肋条与1条吸力侧尾缘半肋条的3种凹槽状叶顶肋条布局设计。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和标准k-ω湍流模型研究了肋条布局的凹槽状叶顶气膜冷却效率和气热性能,研究了4种吹风比下2条全肋条布局的凹槽状叶顶的传热冷却性能。在吹风比为1.0时,对比分析了典型凹槽状叶顶和3种肋条布局凹槽状叶顶的气动传热特性和气膜冷却效率。结果表明:数值预测的叶顶传热系数分布与实验测量结果吻合良好,验证了数值方法的可靠性;吹风比1.0时,全肋条凹槽状叶顶具有最高的平均气膜冷却效率;全肋条布局凹槽状叶顶具有最高的平均气膜冷却效率;相比于典型凹槽状叶顶,全肋条布局凹槽状叶顶能够使气膜冷却效率提高2.2%;压力侧半肋条布局的凹槽状叶顶具有最低的平均传热系数和总压损失系数;肋条布局通过调控叶顶涡系与冷气的迁移路径而显著改变了凹槽状叶顶的流场结构,进而影响气热性能和气膜冷却效率;全肋条布局的动叶凹槽状叶顶具有最佳的综合气热性能和气膜冷却效率。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽状 肋条布局 气热性能 气膜冷却效率
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1.5级涡轮动叶的非轴对称端壁造型数值研究
4
作者 何振鹏 杨成全 +3 位作者 黎柏春 姚连峥 赵福星 蔡猛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-122,共10页
为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响... 为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响。数值模拟分析表明:非轴对称端壁造型对减小横向压差具有重要作用,在动叶轮毂鞍点处进行非轴对称端壁造型,比在通道内造型效果更好;涡轮动叶下端壁不同区间造型可有效降低涡轮动叶通道内的二次流流动损失,使用非轴对称端壁造型方法可有效地减小动叶出口总压损失系数0.1322%。 展开更多
关键词 涡轮动叶 非轴对称端壁 造型方法 总压损失系数 流场特性
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涡轮动叶压/吸力面气膜孔冷却特性实验研究 被引量:9
5
作者 刘聪 朱惠人 +2 位作者 付仲议 李峥 刘辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期511-519,共9页
为了研究涡轮动叶的气膜冷却特性,在短周期跨声速换热风洞中测量了静止条件下压力面和吸力面气膜孔的冷却效率,分析了主流雷诺数、马赫数和吹风比对气膜孔冷却效率分布的影响规律。实验结果表明:无论压力面孔和吸力面孔,整体冷却效率均... 为了研究涡轮动叶的气膜冷却特性,在短周期跨声速换热风洞中测量了静止条件下压力面和吸力面气膜孔的冷却效率,分析了主流雷诺数、马赫数和吹风比对气膜孔冷却效率分布的影响规律。实验结果表明:无论压力面孔和吸力面孔,整体冷却效率均随着吹风比的增大而降低;压力面孔在高雷诺数工况下的冷却效率要更高,而吸力面孔在2.0的大吹风比工况时,低雷诺数下的冷却效率在近孔区域(30倍孔径距离内)高于高雷诺数工况。改变马赫数对压力面冷却效率几乎无影响,而在Ma=0.913工况下,在吸力面孔后28倍孔径位置处冷却效率突然降低至0.05以下。 展开更多
关键词 涡轮动叶 吸力面 压力面 气膜冷却 雷诺数 马赫数
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油冷涡轮动叶方案中旋转冷却效应分析 被引量:2
6
作者 秦江 孙红闯 +2 位作者 白新阳 谢公南 韩杰才 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期399-407,共9页
空气涡轮技术可用于超燃冲压发动机,解决燃料和电力供给问题,其面临的主要障碍是冷源受限条件下涡轮动叶的冷却措施。提出了一种用燃料作为冷却剂的油冷方案,对涡轮动叶进行冷却。针对该方案,建立了三维模型并通过数值模拟方法评估该方... 空气涡轮技术可用于超燃冲压发动机,解决燃料和电力供给问题,其面临的主要障碍是冷源受限条件下涡轮动叶的冷却措施。提出了一种用燃料作为冷却剂的油冷方案,对涡轮动叶进行冷却。针对该方案,建立了三维模型并通过数值模拟方法评估该方案的可行性,并研究了旋转条件下的流动换热问题。结果表明:油冷方案可以在基本不影响涡轮性能的基础上有效降低动叶温度;单个叶片用1g/s流量的燃料就能使叶片的温度大幅降低;高速转动下,冷却通道中压力最高可达114.5MPa;旋转效应增强了冷却通道中流动的湍流度,提高了冷却剂与叶片之间的对流换热系数。 展开更多
关键词 涡轮动叶 燃料冷却 旋转冷却 数值模拟
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高压涡轮动叶气膜冷却的数值模拟 被引量:1
7
作者 杨晓军 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第1期143-145,共3页
为研究旋转造成的非稳定性对高压涡轮动叶气膜冷却的影响,建立了3维涡轮叶栅通道模型,应用周期性边界条件数值模拟了不同转速下涡轮动叶表面气膜冷却效率和换热系数的分布,冷气进口与涡轮前总压比为1.07,温度比为0.5。转速增加,叶片前... 为研究旋转造成的非稳定性对高压涡轮动叶气膜冷却的影响,建立了3维涡轮叶栅通道模型,应用周期性边界条件数值模拟了不同转速下涡轮动叶表面气膜冷却效率和换热系数的分布,冷气进口与涡轮前总压比为1.07,温度比为0.5。转速增加,叶片前缘滞止线从压力面移向吸力面,气膜出流从吸力面移向压力面;压力面气膜冷却效率上升,换热系数下降;吸力面冷却效率先上升后降低;换热系数下降。与静止相比,旋转不稳定性增大了叶片表面气膜覆盖面积。 展开更多
关键词 涡轮动叶 气膜冷却 冷却效率 换热系数 数值模拟
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涡轮动叶凹槽状叶顶传热特性和气动性能的不确定性量化研究 被引量:4
8
作者 黄明 李志刚 +1 位作者 李军 宋立明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期225-237,共13页
第一级动叶叶顶是影响燃气涡轮气动性能和换热性能的关键区域。然而在叶顶的几何参数和运行环境往往存在着许多不确定性,这使得涡轮叶顶的实际气热性能明显偏离设计值。本文基于非嵌入式多项式混沌展开方法,结合Smolyak稀疏网格技术与So... 第一级动叶叶顶是影响燃气涡轮气动性能和换热性能的关键区域。然而在叶顶的几何参数和运行环境往往存在着许多不确定性,这使得涡轮叶顶的实际气热性能明显偏离设计值。本文基于非嵌入式多项式混沌展开方法,结合Smolyak稀疏网格技术与Sobol Indic方法构建了涡轮动叶凹槽状叶顶传热特性和气动性能不确定性量化分析系统。研究并量化了叶顶间隙和主流进口总温与气膜冷却吹风比不确定性对涡轮动叶凹槽状叶顶气热特性的影响。不确定性分析结果表明:在考虑叶顶间隙与主流进口总温和吹风比不确定性的情况下,叶顶换热量Q_(Tip)基本符合正态分布。Q_(Tip)的统计均值相对于设计值增加13.56%,并且其偏离设计值10%的概率高达65.68%。相比叶顶尾缘区域,叶顶前缘部分的换热量对不确定性输入更加敏感。前缘区域的叶片壁面换热量Q_(Blade)的不确定性明显大于尾缘部分。在叶顶间隙与主流进口总温和吹风比不确定性的影响下,0~80%轴向弦长区域内叶顶总压损失系数存在微小偏差,但在80%轴向弦长以后区域总压损失系数的不确定性偏差会达到约50%。敏感度分析的结果表明,主流进口总温是叶片换热性能不确定性的主导变量,其对Q_(Tip)与Q_(Blade)不确定性的贡献分别为93.87%和98.32%。叶顶气动性能的不确定性则完全由叶顶间隙控制,其对叶顶总压损失系数不确定性的方差占比高达86.44%。与主效应相比,本文所研究的三个变量间的二阶交互效应对叶顶气热性能的影响几乎可以忽略不计。 展开更多
关键词 涡轮动叶凹槽状 气膜冷却 传热特性 性能 不确定性量化
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肋条布局对涡轮动叶凹槽状叶顶传热和气动性能的影响研究 被引量:7
9
作者 姜世杰 李志刚 李军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1103-1111,共9页
为提高凹槽状叶顶气热性能,探究肋条布局对凹槽状叶顶间隙腔室内旋涡的调控作用和降低传热系数与气动损失的作用机制,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和k-ω湍流模型的方法研究了肋条布局对涡轮动叶凹槽状... 为提高凹槽状叶顶气热性能,探究肋条布局对凹槽状叶顶间隙腔室内旋涡的调控作用和降低传热系数与气动损失的作用机制,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和k-ω湍流模型的方法研究了肋条布局对涡轮动叶凹槽状叶顶传热和气动性能的影响。基于GE-E^3涡轮级动叶凹槽状叶顶结构,在叶顶凹槽腔室内沿中弧线等间距设计了全肋条布局、吸力侧半肋条布局、压力侧半肋条结构和凹槽尾缘半肋条结构共4种肋条布局。数值模拟动叶叶顶传热系数分布与实验数据对比,验证了所采用的数值方法和湍流模型的有效性。结果表明:凹槽尾缘半肋条布局的叶顶平均传热系数比凹槽状叶顶结构、全肋条布局、吸力侧半肋条和压力侧半肋条布局分别低了11.3%,3.1%,11.3%和2.8%;压力侧半肋条布局与凹槽尾缘半肋条布局的动叶出口截面总压损失系数相近,比凹槽状叶顶结构、全肋条布局和吸力侧半肋条布局分别减小了1.4%,2.7%和4.0%。肋条布局能够有效降低凹槽状叶顶间隙腔室内的旋涡强度,减少叶片的气动损失;同时上游凹槽腔室强度较弱的旋涡通过凹槽尾缘半肋条布局进入下游凹槽腔室,降低了尾缘区域的传热系数。凹槽尾缘半肋条布局的动叶叶顶具有最佳的气热性能。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽状 肋条布局 传热特性 性能 数值模拟
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凹槽状小翼对涡轮动叶叶顶气动和传热性能的影响 被引量:6
10
作者 姜世杰 李志刚 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期7-14,41,共9页
针对叶顶间隙的高速泄漏流及复杂的流动问题,采用数值求解三维RANS方程和k-ω湍流模型方法,研究了凹槽状小翼结构对涡轮级动叶叶顶传热特性和气动性能的影响。数值获得的叶顶表面传热系数分布和实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠... 针对叶顶间隙的高速泄漏流及复杂的流动问题,采用数值求解三维RANS方程和k-ω湍流模型方法,研究了凹槽状小翼结构对涡轮级动叶叶顶传热特性和气动性能的影响。数值获得的叶顶表面传热系数分布和实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。对比分析了叶顶压力侧、叶顶吸力侧和叶顶两侧凹槽状小翼结构与无小翼凹槽状叶顶的气动传热性能,研究结果表明,相比于无小翼凹槽状叶顶结构:叶顶压力侧、吸力侧和两侧凹槽状小翼结构的叶顶表面平均传热系数分别降低了12.2%、17.1%和19.8%,叶顶两侧凹槽状小翼结构最大程度降低了凹槽状叶顶间隙的泄漏流量,减弱了压力侧角涡和刮削涡,进而降低了凹槽状叶顶的传热系数;压力侧、吸力侧和两侧凹槽状小翼结构的动叶总压损失系数分别增加了8.5%、降低了8.5%和降低了2.5%。吸力侧凹槽状小翼结构能有效降低凹槽状叶顶的传热系数,并且减少气动损失,具有最佳的气热性能。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽状 凹槽状小翼结构 性能 数值模拟
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涡轮动叶部分吸力侧肩壁凹槽状叶顶气热和冷却性能研究 被引量:5
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作者 许承天 李志刚 李军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期93-103,共11页
为了获取高性能的燃气涡轮动叶叶顶结构和气膜冷却布局,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和标准k-ω湍流模型的方法研究了涡轮动叶部分吸力侧肩壁的凹槽状叶顶气热和冷却性能。数值模拟得到的动叶平叶顶传... 为了获取高性能的燃气涡轮动叶叶顶结构和气膜冷却布局,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和标准k-ω湍流模型的方法研究了涡轮动叶部分吸力侧肩壁的凹槽状叶顶气热和冷却性能。数值模拟得到的动叶平叶顶传热系数与实验数据吻合良好,验证了数值方法的准确性。对比0.95吹风比时动叶凹槽状叶顶沿中弧线和近压力侧布置的2种气膜冷却布局的叶顶泄漏流动形态、传热系数和气膜冷却有效度,指出近压力侧的气膜冷却布局B的总压损失大于沿中弧线的气膜冷却布局A;但近压力侧的气膜冷却布局B具有更好的冷却效果。基于近压力侧气膜冷却布局的凹槽状叶顶结构,通过切除尾缘处不同轴向长度的吸力侧肩壁,设计了5种不同的部分吸力侧肩壁的叶顶结构。结果表明:切除10%吸力侧肩壁的Case 7能有效降低总压损失,平均总压损失系数相比完整肩壁的Case 2降低了6.3%;叶顶净热流密度减少和传热系数分布与Case 2基本相同,尾缘处的冷却效率因冷气受到压制附着于叶顶而提高。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽状 吸力侧肩壁 气热性能 气膜冷却
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考虑气膜冷却脉动特性的涡轮动叶凹槽状叶顶气动和冷却性能研究 被引量:3
12
作者 许承天 李志刚 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期127-140,共14页
为了深入研究压气机抽取的脉动冷气影响燃气涡轮动叶凹槽状叶顶的流动与冷却特性,采用数值求解三维非稳态雷诺时均N-S方程和标准k-ω湍流模型的方法,研究了考虑气膜冷却脉动特性的涡轮动叶凹槽状叶顶的气动和冷却性能。采用正弦函数描... 为了深入研究压气机抽取的脉动冷气影响燃气涡轮动叶凹槽状叶顶的流动与冷却特性,采用数值求解三维非稳态雷诺时均N-S方程和标准k-ω湍流模型的方法,研究了考虑气膜冷却脉动特性的涡轮动叶凹槽状叶顶的气动和冷却性能。采用正弦函数描述动叶凹槽状叶顶中弧线等间距布置气膜冷却孔的冷气脉动特性,对比研究了3种脉动振幅和5种脉动频率的动叶凹槽状叶顶气膜冷却有效度和总压损失系数。研究结果表明:在一个脉动周期内,不同瞬时冷气的穿透能力和附着能力差异显著。气膜冷却冷气吹风比小幅值脉动时,脉动频率的提高改变了叶顶气膜冷却有效度变化曲线的相位,但对整体的冷却效果基本没有影响;冷气吹风比大幅值脉动时,脉动频率的增大略微提高了叶顶冷却性能,并且当脉动频率增大至最大值2000 Hz时,受到延迟反馈效应的影响,脉动周期内气膜冷却有效度的最低值相比250 Hz时提高约50%。高温主流在冷气吹风比大幅值脉动时周期性入侵冷气管路,对叶顶中间弦长和尾缘处的气膜孔结构造成破环。气膜冷却冷气吹风比低频脉动时,动叶平均总压损失系数以正弦函数规律变化,不同瞬时的总压损失系数差异随冷气吹风比脉动幅值的增大而扩大,同时当脉动频率增加时,不同瞬时之间的总压损失系数差异逐渐缩小。研究工作可为考虑气膜冷却脉动特性影响下动叶叶顶的气热性能分析提供参考。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽状 气膜冷却 特性 冷却性能
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基于热色液晶技术的尾迹对涡轮动叶表面换热系数影响研究 被引量:7
13
作者 陈大为 朱惠人 +2 位作者 李华太 周道恩 贾晓萌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期653-659,共7页
为探究上游尾迹影响下的涡轮动叶表面换热特性,采用热色液晶技术测量了尾迹对光滑叶片表面换热分布的影响,获得了高低湍流度(2%,20%)来流时不同尾迹斯特劳哈尔数(0,0.12,0.36)条件下光滑动叶表面换热系数的实验数据。结果表明:当湍流度... 为探究上游尾迹影响下的涡轮动叶表面换热特性,采用热色液晶技术测量了尾迹对光滑叶片表面换热分布的影响,获得了高低湍流度(2%,20%)来流时不同尾迹斯特劳哈尔数(0,0.12,0.36)条件下光滑动叶表面换热系数的实验数据。结果表明:当湍流度为2%时,随着尾迹斯特劳哈尔数增加,压力面换热系数增高幅度最大为142%,前缘区域增高幅度最大为7%,吸力面增高幅度最大为186%。当湍流度为20%时,尾迹对换热系数的影响相对减弱,随着尾迹斯特劳哈尔数增加,压力面换热系数增高幅度最大为10%,前缘区域增高幅度最大为10%,吸力面增高幅度最大为26%。尾迹导致吸力面转捩点提前,过渡区延长。整体看来,尾迹导致光滑叶片表面换热系数升高,对吸力面换热系数的影响大于压力面。 展开更多
关键词 尾迹 涡轮动叶 换热系数 斯特劳哈尔数 热色液晶
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空心气冷低压涡轮动叶气热耦合数值模拟 被引量:6
14
作者 曾军 张维涛 +2 位作者 王鹏飞 雷鸣 郑振江 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1268-1275,共8页
以空心气冷低压涡轮动叶为研究对象,采用高质量的流体域和固体域网格控制技术,带转捩模型的双方程SST湍流模型,开展了基于CFD方法的叶片气热耦合问题研究。获得了不同冷气流量比(分别为1.0%,1.38%,1.8%和2.2%)、温比(分别为2.1,2.25,2.3... 以空心气冷低压涡轮动叶为研究对象,采用高质量的流体域和固体域网格控制技术,带转捩模型的双方程SST湍流模型,开展了基于CFD方法的叶片气热耦合问题研究。获得了不同冷气流量比(分别为1.0%,1.38%,1.8%和2.2%)、温比(分别为2.1,2.25,2.3,2.4和2.5)和压比(分别为1.4,1.6和1.8)对叶片换热特性的影响规律,设计状态中截面按弧长平均的叶片壁面金属温度计算值较试验值偏小0.3%,气热耦合计算的叶片壁面温度分布与试验结果吻合良好,验证了气热强耦合计算方法的精度,为涡轮叶片温度场分析提供了一种有效的方法。 展开更多
关键词 涡轮动叶 气热耦合 湍流模型 片换热特性 数值模拟
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热障涂层对涡轮动叶温度及应力的影响研究 被引量:5
15
作者 张志鑫 曾武 +2 位作者 卞祥德 高国梁 肖波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期218-231,共14页
为研究热障涂层对于涡轮叶片服役温度和应力的影响,以燃气轮机第一级涡轮动叶为研究对象,基于流热固耦合的数值仿真方法,分析了有无热障涂层及不同热障涂层厚度下,叶片的流动传热特征以及叶身应力响应变化规律,并将温度和应力分析结果... 为研究热障涂层对于涡轮叶片服役温度和应力的影响,以燃气轮机第一级涡轮动叶为研究对象,基于流热固耦合的数值仿真方法,分析了有无热障涂层及不同热障涂层厚度下,叶片的流动传热特征以及叶身应力响应变化规律,并将温度和应力分析结果与真实服役叶片热障涂层剥落和基体裂纹萌生失效等故障情况进行对比分析。结果表明:数值仿真方法可以揭示涡轮叶片实际运行中的温度和应力分布特征;热障涂层可有效降低叶片基体的平均温度,但是对于局部高温区,若没有良好的冷却设计配合,热障涂层的保护效果有限;热障涂层厚度变化未改变叶片高应力区位置,随着厚度增加,叶片危险部位的应力逐渐下降;对于本文的研究对象,与无热障涂层情况相比,0.4mm热障涂层可使得叶片高应力区域最大等效应力下降30~60MPa。 展开更多
关键词 燃气轮机 涡轮动叶 热障涂层 流热固耦合 温度分布 热应力
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基于压力敏感漆技术的尾迹对涡轮动叶前缘气膜冷却影响研究 被引量:4
16
作者 陈大为 朱惠人 +2 位作者 李华太 周道恩 贾晓萌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期858-865,共8页
为探究上游尾迹影响下的涡轮动叶前缘气膜冷却特性,采用压力敏感漆技术,研究了尾迹对涡轮动叶前缘带有三排径向复合角圆柱形气膜孔的气膜冷却效率的影响,获得了不同吹风比(1.0~3.0)和尾迹斯特劳哈尔数(0,0.12,0.36)条件下前缘区域全表... 为探究上游尾迹影响下的涡轮动叶前缘气膜冷却特性,采用压力敏感漆技术,研究了尾迹对涡轮动叶前缘带有三排径向复合角圆柱形气膜孔的气膜冷却效率的影响,获得了不同吹风比(1.0~3.0)和尾迹斯特劳哈尔数(0,0.12,0.36)条件下前缘区域全表面气膜冷却效率分布的实验数据。结果表明:有尾迹时,随着吹风比的增加,叶片前缘大部分区域气膜冷却效率逐渐增加,仅有压力面侧气膜孔附近冷却效率逐渐降低。随着尾迹斯特劳哈尔数增加,前缘靠近压力面侧孔排下游的径向平均气膜冷却效率最大增加幅度达0.07,前缘正中间孔排附近径向平均气膜冷却效率最大降低幅度达0.13,前缘靠近吸力面侧孔排下游的径向平均气膜冷却效率最大降低幅度达0.18。整体看来,尾迹使前缘大部分区域气膜冷却效率降低。 展开更多
关键词 尾迹 气膜冷却效率 前缘 压力敏感漆 斯特劳哈尔数 涡轮动叶
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多腔室凹槽对涡轮叶顶流动传热特性影响的数值研究 被引量:9
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作者 杜昆 李华容 +2 位作者 王力泉 高媛媛 刘存良 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期313-321,共9页
为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,以GE-E^(3)第一级叶栅为研究对象,将肋条结构应用到动叶顶部中,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和k-ω湍流模型,研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:随着肋... 为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,以GE-E^(3)第一级叶栅为研究对象,将肋条结构应用到动叶顶部中,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和k-ω湍流模型,研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:随着肋条结构数目增多,常规凹槽由更多小腔室组成,叶顶换热系数逐渐减小。与平叶顶相比,具有格栅结构的多腔室凹槽叶顶其叶顶换热系数显著降低。凹槽腔室内刮削涡可有效降低泄漏流量,不同多腔室凹槽叶顶的泄漏流质量流量有着不同程度的降低。格栅结构在凹槽中起到“气动篦齿”作用,在0~20%的流向区域内泄漏流控制效果显著。 展开更多
关键词 涡轮动叶 多腔室凹槽 传热特性 顶泄漏 数值模拟
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叶顶凹槽间隙气膜冷却的传热数值研究 被引量:10
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作者 周治华 陈绍文 +2 位作者 李伟航 崔涛 王松涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期575-582,共8页
采用三维气热耦合数值模拟方法,分析了凹槽间隙底面受到泄漏流冲击的流动特性,对气膜冷却参数对凹槽间隙气膜冷却换热效果的影响进行了研究,探讨了吹风比、冷却孔位置、冷却孔角度对壁面换热的影响,并结合三维流固耦合计算,研究了叶顶... 采用三维气热耦合数值模拟方法,分析了凹槽间隙底面受到泄漏流冲击的流动特性,对气膜冷却参数对凹槽间隙气膜冷却换热效果的影响进行了研究,探讨了吹风比、冷却孔位置、冷却孔角度对壁面换热的影响,并结合三维流固耦合计算,研究了叶顶气膜冷却方式对叶顶表面传热的影响。结果表明,冷却孔位于间隙流动冲击凹槽底面上游位置能有效降低壁面Nu数,获得较低的叶片表面平均温度,此时大吹风比效果更好;所选取的冷却方式使得E3高压涡轮第一级动叶的最大无量纲温度降低了0.156。 展开更多
关键词 涡轮动叶 顶凹槽 间隙泄漏流 气膜冷却 气热耦合
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尾迹对气膜冷却影响的三维非定常数值模拟 被引量:7
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作者 袁锋 竺晓程 杜朝辉 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期818-821,共4页
采用数值计算的方法,对带有前导静叶的涡轮动叶气膜冷却进行三维非定常数值计算,研究了静叶非定常尾迹对动叶气膜孔周围流场及绝热冷却效率的影响,同时比较了在吹风比M=0.8和M=1.5时动叶表面气膜冷却效果的变化。结果表明,静叶尾迹使动... 采用数值计算的方法,对带有前导静叶的涡轮动叶气膜冷却进行三维非定常数值计算,研究了静叶非定常尾迹对动叶气膜孔周围流场及绝热冷却效率的影响,同时比较了在吹风比M=0.8和M=1.5时动叶表面气膜冷却效果的变化。结果表明,静叶尾迹使动叶压力面和吸力面上冷却气流的流场发生改变,降低了叶片表面的气膜冷却效果。另外,吹风比从0.8增大到1.5时,静叶非定常尾迹对动叶气膜冷却效果的影响降低。 展开更多
关键词 力机械工程 非定常尾迹 数值模拟 涡轮动叶 气膜冷却 效果
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Effect of blade pitch angle on aerodynamic performance of straight-bladed vertical axis wind turbine 被引量:3
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作者 张立勋 梁迎彬 +1 位作者 刘小红 郭健 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第4期1417-1427,共11页
Wind energy is one of the most promising renewable energy sources, straight-bladed vertical axis wind turbine(S-VAWT) appears to be particularly promising for the shortage of fossil fuel reserves owing to its distinct... Wind energy is one of the most promising renewable energy sources, straight-bladed vertical axis wind turbine(S-VAWT) appears to be particularly promising for the shortage of fossil fuel reserves owing to its distinct advantages, but suffers from poor self-starting and low power coefficient. Variable-pitch method was recognized as an attractive solution to performance improvement, thus majority efforts had been devoted into blade pitch angle effect on aerodynamic performance. Taken into account the local flow field of S-VAWT, mathematical model was built to analyze the relationship between power outputs and pitch angle. Numerical simulations on static and dynamic performances of blade were carried out and optimized pitch angle along the rotor were presented. Comparative analyses of fixed pitch and variable-pitch S-VAWT were conducted, and a considerable improvement of the performance was obtained by the optimized blade pitch angle, in particular, a relative increase of the power coefficient by more than 19.3%. It is further demonstrated that the self-starting is greatly improved with the optimized blade pitch angle. 展开更多
关键词 straight-bladed vertical axis wind turbine pitch angle numerical simulation self-starting power coefficient
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