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跨声速叶栅中气膜冷却对平面叶尖流动和传热特性的影响
  • ISSN号:1000-8055
  • 期刊名称:航空动力学报
  • 时间:2013
  • 页码:2440-2447
  • 分类:V211.6[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京大学工学院,北京100871
  • 相关基金:航空科学基金(2011ZB71002);国家自然科学基金(11202008);江苏省航空动力系统重点实验室项目(NJ2013028)
  • 相关项目:叶尖小翼对涡轮叶片叶尖泄漏流气动性能作用机理的研究
中文摘要:

采用数值模拟的方法,研究了主流跨声速条件下,高压涡轮中平面叶尖上气膜冷却的流动和传热特性.在不带冷却的平面叶尖上,激波在端壁和叶尖表面来回反射,从叶片中部到尾缘,叶尖表面传热系数呈现条带状分布.采用气膜冷却方法后,冷却气体使得叶尖间隙内的流体减速,激波和叶尖上表面传热系数分布的条带结构不明显.冷却气体覆盖了冷却孔下游的区域,当冷却孔进口和叶栅进口总压比从0.7增大到1.0时,叶尖平均气膜冷却效率从18.7%下降到11.5%.和不采用气膜冷却的平面叶尖相比,当气膜孔进口和叶栅进口总压比为0.9时,叶尖平均表面传热系数增加了16.9%,传热量降低了8.7%.

英文摘要:

Computational fluid dynamics (CFD) was used to investigate the aerothermal performance of tip leakage flow of a flat tip in a transonic high pressure turbine cascade. The effects of tip film cooling were considered. For the flat tip without tip cooling, shock waves were reflected between the endwall and the blade tip within the tip gap. As a result, the sur face heat transfer coefficient is distributed as stripe pattern on the tip surface from blade mid chord to the trailing edge. The injection of the coolant has a significant effect on the flow patterns within the tip gap. The coolant reduces the velocity of the flow within the tip gap. As a result, oblique shock waves are no longer obviously observed. The coolant covers the areas downstream the cooling holes. When increasing the inlet stagnation total pressure ratio of the coolant to the main flow from 0.7 to 1.0, the average film cooling effectiveness on the tip varies from 18.7% to 11.5%. Compared to the uncooled flat tip, at the inlet stagnation total pressure ratio of 0.9, the average surface heat transfer coefficient on the cooled flat tip increases by 16.9%, and the heat flux of the tip reduces by 8.7%.

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期刊信息
  • 《航空动力学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:陶智
  • 地址:北京市海淀区学院路37号
  • 邮编:100191
  • 邮箱:JAP@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317410
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8055
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2297/V
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  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13986