燃烧室出口旋流对静叶栅端壁流动型态和传热冷却特性的影响

贫油预混燃烧室出口的强旋流和温度不均匀特征向下游迁移，直接影响了下游涡轮静叶栅端壁的气动性能，进而改变了气膜冷却端壁的传热冷却特性。设计了具有典型速度和温度出口特征的燃烧室，与实验数据对比，验证了设计的燃烧室出口具有典型的旋流和温度分布特征。采用数值求解三维雷诺平均N-S方程和剪切应力传输湍流模型SST k-ω研究了燃烧室出口旋流对静叶栅端壁流动型态和传热冷却特性的影响。对比分析了燃烧室出口旋流核心与静叶栅沿栅距5个相对位置时气膜冷却端壁的流场型态和传热冷却特性。研究表明：当燃烧室出口旋流中心正对静叶片1时，马蹄涡压力面分支横向迁移被削弱造成滞止点向下游移动，端壁传热恶化，第3排气膜冷却射流被带离端壁，绝热气膜有效度降低；旋流中心正对静叶片2时，马蹄涡压力面分支裹挟第2排气膜冷却射流冲击吸力面，二次冷却效果提升的同时端壁面平均气膜有效度提高，最大值为0.148,无量纲面平均热通量减小了0.055 5。该研究揭示了燃烧室出口旋流对下游静叶栅端壁流场型态和传热冷却特性的影响机制，为端壁气膜冷却布局设计提供了一定的参考。