某涡轮叶片冷却结构与高温持久性能分析

丁莲静; 林莉; 栗尼娜; 赵熙; 李俊励; 康清亮

doi:10.19471/j.cnki.1673-6397.2026.04.004

内燃机与动力装置 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (4) : 29 -38. DOI: 10.19471/j.cnki.1673-6397.2026.04.004

某涡轮叶片冷却结构与高温持久性能分析

丁莲静, 林莉, 栗尼娜, 赵熙, 李俊励, 康清亮

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摘要

为满足某型航空发动机在整机性能参数分配、叶片选材既定的约束条件下，针对涡轮叶片冷却性能提高的研制需求，采用ANSYS仿真软件，对镍基高温合金涡轮叶片开展发动机设计工况、最大热负荷工况及最小气动负荷工况3种典型工况下的三维气热耦合仿真分析，验证涡轮叶片冷却结构的合理性，并进行高温持久强度性能分析。结果表明：叶片中段、叶背冷却效果不佳，上下缘板与叶片尾缘交接区域均存在局部高温；3种工况下叶片中截面平均冷却效率为0.12～0.17,冷却水平偏低；最大热负荷工况下叶片最高温度为1 226.63 K,较材料长期许用温度低46.37 K,满足全工况温度载荷要求；上缘板与叶片前、后过渡位置应力集中，叶片最大变形约为3.7 mm,处于结构设计允许范围；叶片最低持久强度储备系数达3.63,高于该材料规定的高温持久强度最低许用储备系数(1.25),且高温持久寿命满足发动机极限工况运行时间2倍的考核要求；该冷却结构方案目前满足服役设计要求，后续可针对冷却薄弱区域进一步开展结构优化。