高湍流度时全气膜涡轮叶片表面冷却和换热特性的实验研究

摘要：

为获得高主流湍流度时全气膜涡轮叶片表面的冷却和换热特性,在跨声速风洞中实验研究了质量流量比(MFR)和主流雷诺数(Re)对叶片表面气膜冷却效率和换热系数比的影响.在叶片前缘布置了5排圆形孔,在吸力面和压力面分别布置了3排和6排圆形孔,实验结果由嵌入在叶片中截面的热电偶测得.实验中基于弦长的主流雷诺数的范围为3.0×105～9.0×105,叶栅出口马赫数Ma为0.8,MFR的范围是5.5％～12.5％,主流湍流度Tu为14.7％.实验结果表明:主流雷诺数升高显著增强了叶片表面的换热,使层流边界层到湍流边界层的转捩位置提前.对于吸力面S/C>0.2的区域(S/C为当地弧长与弦长之比),气膜冷却效率受MFR影响明显,当MFR大于7.7％时提高MFR会导致气膜冷却效率降低;该区域的换热系数比在中低雷诺数时受MFR影响较小,在高雷诺数时随MFR升高而升高.压力面S/C<-0.7区域的气膜冷却效率随MFR升高而升高,-0.7<S/C<-0.4区域的气膜冷却效率受MFR影响较小,对于整个压力面而言,MFR升高提高了叶片表面的换热系数.相对于叶片其它区域,压力面后半段区域和吸力面的气膜冷却效率受雷诺数影响较大.

关键词：高主流湍流度、全气膜叶片、气膜冷却效率、换热系数比、实验

所属期刊栏目：41

分类号：V231.1(航空发动机（推进系统）)

资助基金：国家自然科学基金;装备预研中国航发联合基金

在线出版日期：2020-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1361-1370