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中国科学院工程热物理研究所专利：一种航空发动机涡轮叶片气膜冷却方法
中国科学院工程热物理研究所专利：一种提高离散孔气膜冷却效率的结构
中国科学院工程热物理研究所 专利 离散孔 气膜 冷却效率
2023/5/29
中国科学院工程热物理研究所专利：一种提高离散孔气膜冷却效率的结构
中国科学院工程热物理研究所在透平叶片叶身吸力面气膜冷却方面取得进展（图）
透平 叶片叶身 吸力面 气膜冷却
2022/8/8
近日，中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室在透平叶片叶身吸力面气膜冷却方面取得了研究进展。提高透平入口温度可以提高燃气轮机的热效率，基于这个原因当前燃气轮机透平叶片的工作温度已经达到了1600℃以上，远远超过了叶片合金材料的耐温极限。为了保证透平的安全稳定运行，研究人员尝试通过发展异形气膜孔结构来提高气膜冷却效率。
近期，中国科学院工程热物理研究所在涡轮叶片复杂端区气膜冷却的布局方法方面取得进展。鉴于当前的航空发动机及燃气轮机的高压涡轮叶片工作温度已达到1600摄氏度以上，远高于单晶材料的许用温度（1000摄氏度左右），为保证高压涡轮的可靠运行，研究人员针对高压涡轮叶片端区复杂流动和传热问题开展了气膜冷却布局方法的研究。
叶栅气膜冷却掺混损失的研究取得进展（图）
气膜冷却技术 气膜冷却掺混损失 损失预测
2016/11/11
气膜冷却技术是现代燃气轮机的关键技术之一。气膜冷却能降低燃烧室壁面、透平叶片、端壁等表面温度，提高金属的耐温极限，有利于进一步提高透平进口温度。但引入气膜冷却的同时也会导致冷气和主流的掺混，从而造成气动损失。为了提高气膜冷却效果，降低气膜冷却掺混损失，需要对气膜冷却掺混机理进行深入探究。研究所工业燃气轮机实验室的研究团队采用数值模拟和实验测量相结合的方法，对某一级静叶气膜冷却过程进行了研究，提出了...
在吹风比为0.3~1.5，堵塞比为0.1~0.5范围内，对平板上单排倾斜气膜孔内局部堵塞所引起的冷气射流流动和冷却特性变化进行了数值研究，分析了堵塞比、堵塞位置和吹风比对绝热气膜冷却效率的影响.在研究参数范围内的研究结果表明：气膜孔出口端前缘的局部堵塞有利于抑制肾形涡，对气膜孔下游的绝热气膜冷却效率有改善作用，并且随着堵塞比和吹风比的增加，对冷却效果的改善越为明显.而在气膜孔出口端尾缘或侧边的堵塞...
应用shear strain transport(SST) k-ω 两方程湍流模型,对超声速涡轮叶栅通道内气膜冷却特性进行数值研究,得到不同气膜孔倾角和吹风比下叶栅通道内流场流动特征以及气膜冷却效率的变化规律.在激波入射点附近的气膜射流能够向分离区边界层中补充动量,克服逆压力梯度,有效改善由于激波引起的局部过热.亚声速流动状态下的气膜入射角度对冷却效率的影响能够在较大吹风比下得以体现,而超声速主流...
对非定常环境下动叶气膜冷却的流场进行数值模拟，研究非定常尾迹宽度对气膜冷却效果的影响。结果表明，对于动叶的气膜冷却来说，由非定常尾迹形成的低速区对冷却射流的压制作用减小，使冷却射流更多地进入主流并与其掺混，使得气膜孔下游叶片表面的冷却效果降低。当尾迹宽度增大时，叶片表面气膜冷却效果降低的程度增加。非定常尾迹对压力面上冷却效果的影响大于吸力面。压力面上在第1个冷却孔后面冷却效率降低了15%，而吸力面...
基于有限体积法对三维定常不可压缩N-S方程进行离散，采用非结构化网格及2层k-e 湍流模型，在吹风比M为0.5，1.0的情况下，数值研究了气膜孔几何形状对涡轮叶片气膜冷却效果的影响，得到了气膜孔附近的流场分布。所选孔形为圆柱孔、前向扩张孔及新型月牙孔。结果表明：圆柱孔的冷却效率随着吹风比的增加而显著地降低。前向扩张孔的冷却效率优于圆柱孔，射流在展向上的扩展较广，在侧向孔间区域产生了较高的气膜冷却效...
涡轮叶片前缘气膜冷却的流线分析
李少华 张玲 朱励 郭婷婷
2009/6/5
应用Realizable k-e紊流模型并结合SIMPLEC算法，近壁区流动的处理采用加强壁面函数法，对涡轮叶片前缘多孔气膜冷却进行数值模拟，探讨流线分布与冷却死区范围变化的关系。结果表明，叶片前缘压力面侧布置的气膜孔对叶片压力面有很好的冷却效果；从叶根位置气膜孔出流的冷却气流由于受到叶栅轮毂的影响而改变原有流动轨迹，造成叶片根部存在较大范围的气膜冷却死区；较大的射流比可以对叶片中部前缘部分形成较...
密度比对涡轮叶片表面气膜冷却换热系数的影响
涡轮叶片 气膜冷却 密度比
2009/2/19
采用放大的叶片模型，利用大尺寸低速线性叶栅风洞进行试验，测量了涡轮工作叶片表面不同位置处气膜孔下游叶片表面的换热系数，研究了不同吹风比、密度比和雷诺数的影响。风洞试验段由3个叶片组成，其中中间的叶片为试验叶片。试验叶片表面上开有6排气膜孔，其中吸力面1排，前缘区3排，压力面2排。试验结果表明：密度比对叶片表面气膜孔下游换热系数有影响，以往采用空气作为主流及二次流，在低温差下进行试验，所获得的叶片表...
旋转叶片气膜冷却效果的数值研究
旋转叶片 气膜冷却 紊动射流 数值模拟
2008/8/20
采用数值模拟方法研究了静止和旋转涡轮叶片表面不同工况下的气膜冷却效果，计算给出了吹风比M=1.0、1.5等工况下静止和旋转叶片压力面、吸力面的气膜冷却效率，以及不同射流孔下游的气膜冷却效率，并分析了旋转和吹风比对气膜冷却效果的影响。结果表明：静止叶栅，M=1时叶片气膜冷却效果较好，旋转叶栅，M=1.5时叶片气膜冷却效果较好；叶栅在高速旋转时，冷却气流对射流孔附近区域影响不大，叶片尾缘附近气膜冷却效...
对不同吹风比条件下的典型单排孔冷却结构的平板气 膜冷却特性进行了实验研究，对冷却孔下游的气膜冷却效率 及换热系数分布规律进行了分析。实验在 3 个吹风比条件下 进行，分别为 0.5，1.0，1.5。实验中冷却孔直径的雷诺数 ReD=13600。射流、主流的密度比通过温度控制保持在 0.88。实验中采用热敏液晶技术用以获取冷却孔下游整个温度场条件下的换热系数分布和其对应的冷却效率分布基本相同。分布...