透平叶片双工质冷却流量和流向的优化配置

徐亮　税琳棋　高建民　史晓军　王维　李小明

摘要：采用SST转捩模型求解了三维定常雷诺时均Navier—Stokes方程，对具有多个光滑内冷通道的试验叶片进行了气热耦合的数值计算，同时研究了蒸汽、空气冷却工质的流量大小和流向分配对叶片表面温度分布和冷却效率的影响，结果表明：SST转捩湍流模型能够较好地预测叶栅内的传热特性；增加冷却工质的流量，叶片温度明显降低且表面温度分布更加均匀，当冷却工质流量比从0.01874提鬲到0.09371时最大温差下降了约30K，叶片表面的平均冷却效率最大可提升17％，叶片达到最大冷却效果的冷却流量比的最佳值为0.07497；改变叶片的第2、第4通道的冷却工质流向，可以改善叶片中弦区域沿展向的温度梯度，第5通道采用双向进气的配置方案可以很好地降低叶片尾缘区域的温度梯度，从而改善叶片整体温度的分布。

关键词：透平叶片；蒸汽冷却；气热耦合；数值分析