高压涡轮工作叶片综合冷却效果试验研究

为探究不同气动参数对涡轮工作叶片冷却性能的影响,通过试验研究了中温中压工况下高压涡轮工作叶片综合冷却效果分布,主要讨论燃气与冷气的温比、冷气与燃气的质量流量比和栅后雷诺数对综合冷却效果的影响。试验温比变化范围为1.3～2.1,质量流量比变化范围为0.002～0.02,栅后雷诺数变化范围为2.9×10⁵～4.8×10⁵。结果表明：不同气动参数下,综合冷却效果较低位置出现在叶片前缘和尾缘,较高冷却效果出现在叶背1/4和1/2相对弧长位置;当质量流量比从0.008增加到0.014、温比分别为1.40,1.67和1.90时的综合冷却效果分别提高了44.4%,44.5%和34.4%;当温比从1.8增加到2.1、质量流量比为0.008,0.011和0.015时的综合冷却效果分别降低了3.6%,1.6%和4.2%;当栅后雷诺数从2.9×10⁵增加到4.8×10⁵、温比为0.011、质量流量比为1.67时,综合冷却效果降低了20.7%。     

带前缘对吹孔涡轮导向叶片气膜冷却特性实验

为获得涡轮导向叶片气膜冷却特性,在叶栅风洞中运用红外热成像技术进行了带前缘对吹孔涡轮导向叶片的气膜冷却特性实验。叶片前缘布置5排复合角气膜孔形成对吹孔结构,其特点是叶片高度方向的上下两部分气膜孔径向角都偏向中截面。吸力面和压力面分别布置5排和16排圆形孔。测试的叶栅入口雷诺数为1.2×105,2.4×105和3.6×105,吹风比为1.0,1.5和2.0。实验结果表明：从前缘对吹孔出流的冷气向吸力面和压力面中截面聚集,导致中截面区域气膜覆盖效果增强;吹风比为1.0时,前缘和压力面中截面换热系数低;随吹风比增加中截面换热增强,压力面和吸力面高换热区域沿流向变长;雷诺数为1.2×105时,压力面气膜覆盖呈发散状;雷诺数为2.4×105和3.6×105时,压力面气膜覆盖宽度沿流向先变窄后变宽。