燃烧室百叶与双排孔冷气对透平端壁冷却性能影响研究

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (6) : 65 -76.

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摘要

针对燃烧室与透平冷气掺混导致实际二次流发展及端壁冷却性能偏离设计值的问题，综合考虑燃烧室百叶冷气尾迹与双排孔射流，数值研究了多源冷气射流在燃烧室与透平交界区的掺混机制，分析了其对透平静叶端壁气膜冷却与流动特性的影响规律。研究结果表明：空腔涡卷吸大部分百叶冷气，并跨越双排孔冷气向下游发展，马蹄涡卷吸限制大部分双排孔冷气，并向空腔涡外侧发展；当双排孔冷气吹风比M_h=0.5,1.0较小时，马蹄涡导致冷气形成楔形高冷效区域，空腔涡的附着侧和分离侧分别产生了高、低冷效区，随着百叶冷气吹风比M_l的增加，空腔涡强度显著降低，导致位于楔形中心的分离侧冷却效率有所提升；当双排孔冷气吹风比M_h为1.5时，双排孔冷气部分跨越马蹄涡，静叶端壁可实现完全冷气覆盖，此时百叶冷气吹风比M_l从0.5增加到1.5,静叶端壁平均冷却效率可从0.4提升到0.63。该研究为考虑燃烧室与透平交界区实际流动掺混情况的静叶端壁冷却结构与布局设计提供理论基础。