谈冷却燃气轮机透平气膜冷却机理实验与论述如何

论文导读：47-1486.6本章结论148-149第7章结论与展望149-152

7.1本论文总结149-1502展望150-152参12下一页

摘要：随着透平温度的不断提升使得燃气轮机的热部件必须得到冷却，气膜冷却是其中一种重要的冷却手段。本论文建立平板气膜冷却和叶栅气膜冷却实验测量系统，采取了压力敏感漆的策略测量气膜冷却效率。为掌握气膜冷却机理,测量了多种流动和几何因素影响下的气膜冷却特性。对某重型燃机一级静叶气膜孔流量系数、气膜冷却效率等，验证了气膜冷却计算策略，为叶片冷却设计提供依据。通过平板气膜冷却探讨扇形孔、扇形后倾孔、双射流等不同孔型对气膜冷却的影响，完成了气膜冷却效率测量和数值模拟结果比较，扇形孔的冷却效率能极大增强冷却效率。双射流孔由于两孔交互作用增加了冷却效率，但是冷却效率比扇形孔低。提出了带横槽45°复合角气膜冷却的结构，并通过实验和数值策略证明其具有较高冷却效率；同时探讨不同吹风比、密度比、主流雷诺数等参数对气膜冷却的影响。平面静叶栅气膜冷却探讨中，比较探讨了叶片前缘、压力面、吸力面圆孔和扇形孔气膜冷却效率的影响；对某F级重型燃气轮机第一级静叶表面13排气膜冷却进行了实验探讨，该叶片为前缘5排圆孔、压力面4排圆孔、吸力面四排扇形孔，测量了气膜冷却孔的气膜冷却效率和射流系数，浅析了叶片各排气膜冷却孔流量分布特点和不同密度比下的气膜冷却特性。开展了带气膜冷却静叶的全三维流场、温度场和冷却效率的数值模拟，计算结果与实验进行了比较。最后本论文对某型燃气轮机叶顶形状进行设计，提出四种不同的案例。针对所提出的案例，采取数值模拟的策略进行比较浅析。通过考查叶顶泄漏流量、传热系数分布、冷却效率等，最终达到减小泄漏流量、提升叶顶冷却效果的目的，两排冷却孔的双齿槽叶顶有综合更好的效果。关键词：燃气轮机论文叶片论文气膜冷却论文压力敏感漆论文冷却效率论文
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Abstract5-10
主要符号对照表10-12
第1章 绪论12-38

1.1 本章引言12

1.2 选题背景及作用12-15

1.2.1 现代燃气轮机冷却不足的提出12-13

1.2.2 燃气轮机透平气膜冷却13-15

1.3 气膜冷却的探讨近况15-29

1.3.1 气膜冷却的影响因素15-19

1.3.2 气膜冷却流动结构19

1.3.3 气膜冷却孔型的探讨19-23

1.3.4 静叶气膜冷却23-25

1.3.5 动叶叶顶气膜冷却25-29

1.4 气膜冷却的探讨策略29-36

1.4.1 气膜冷却的实验测量策略29-31

1.4.2 气膜冷却经验公式31-32

1.4.3 雷诺平均 N-S 方程模拟32-34

1.4.4 大涡模拟和直接模拟34-35

1.4.5 热固耦合计算35-36

1.5 本论文的主要工作和结构安排36-38

1.5.1 本论文的主要工作内容36-37

1.5.2 论文的结构安排37-38

第2章 气膜冷却实验装置及测量策略38-53

2.1 本章引论38

2.2 压力敏感漆（PSP）测量技术38-45

2.1 压力敏感漆技术基本原理38-41

2.2 变密度测量冷却效率41-42

2.3 压力敏感漆的标定42-45

2.3 气膜冷却实验装置45-50

2.3.1 平板气膜冷却实验台45-47

2.3.2 静叶栅气膜冷却实验台47-50

2.4 实验测量策略的不确定性浅析50-52

2.5 本章小结52-53

第3章 数值策略及其验证53-70

3.1 本章引言53

3.2 数值计算策略53-55

3.

2.1 基本方程53-54

3.

2.2 数值离散策略54-55

3.3 湍流模型55-56

3.4 平板气膜冷却的湍流模型验证56-68

3.4.1 计算模型及边界条件设置56-57

3.4.2 气膜冷却效率分布57-61

3.4.3 气膜冷却孔中心剖面61-65

3.4.4 侧向平均气膜冷却效率65-68

3.5 本章结论68-70

第4章 几何及流动参数对气膜冷却的影响70-101

4.1 本章引言70

4.2 不同成型孔比较探讨70-76

4.

2.1 物理模型描述70-71

4.

2.2 气膜冷却效率结果与浅析71-76

4.3 带横槽结构气膜冷却76-84
4.

3.1 物理模型描述77-78

4.

3.2 实验和数值结果浅析78-84

4.4 双射流孔气膜冷却84-93

4.1 物理模型描述84-85

4.2 不同孔型射流系数测量85-87

4.3 气膜冷却效率结果与浅析87-93

4.5 密度比对气膜冷却的影响93-96

4.6 主流雷诺数的影响96-98

4.7 实验结果与经验公式计算的比较98-100

4.8 本章结论100-101

第5章 透平静叶栅气膜冷却101-133

5.1 本章引言101

5.2 静叶栅表面孔型比较探讨101-113

5.

2.1 试验模型与参数设计101-103

5.

2.2 计算模型与参数设置103-104

5.

2.3 压力面孔型比较浅析104-107

5.

2.4 吸力面孔型比较浅析107-110

5.

2.5 叶片金属冷却效率110-111

5.

2.6 多排孔冷却叠加效应111-113

5.3 某 F 级重型燃机静叶气膜冷却浅析113-131
5.

3.1 试验模型与参数设置113-115

5.

3.2 流量系数测量及实验案例115-117

5.

3.3 计算模型与参数设置117-118

5.

3.4 全静叶表面气膜冷却效率118-120

5.

3.5 前缘冷却效率分布120-122

5.

3.6 吸力面冷却效率分布122-127

5.

3.7 压力面冷却效率分布127-131

5.4 本章结论131-133
第6章 动叶叶顶结构与气膜冷却设计133-149

6.1 本章引言133

6.2 叶顶案例设计及数值策略133-137

6.3 不同叶顶结构的流场特点137-142

6.4 传热及冷却浅析142-147

6.5 气动损失浅析147-148

6.6 本章结论148-149

第7章 结论与展望149-152

7.1 本论文总结149-150

7.2 展望150-152

参论文导读：考文献152-159致谢159-161附录A测量仪器与设备161-166A.1IFA300风速仪161-162A.2高灵敏度CCD照相机及灯光162-164A.3质量流量计164-165A.4热电偶及数据采集器165-166个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果166上一页12
考文献152-159
致谢159-161
附录 A 测量仪器与设备161-166
A.1 IFA300 风速仪161-162
A.2 高灵敏度 CCD 照相机及灯光162-164
A.3 质量流量计164-165
A.4 热电偶及数据采集器165-166
个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果166