密度比对涡轮叶片气膜冷却特性影响的试验研究
本文采用放大的叶片模型，利用大尺寸低速线形叶栅风洞进行试验，对涡轮工作叶片进行了一系列的综合性研究。实验叶片以及叶栅通道实验段是根据中国燃气涡轮研究院提供的数据设计并加工而成的，所有的实验均是在西北工业大学叶栅传热风洞中完成的。风洞试验段有3个叶片组成，其中中间的叶片为实验叶片，实验叶片有两个，一个是光面的，用来进行静压测量。另一个在型面上分布了6排气膜孔(孔型为圆柱形)，用来研究有出流时各排气膜孔的流量系数以及出流对气膜孔下游叶片表面的换热系数和冷却效率的影响情况。
实验首先对涡轮工作叶片在主流雷诺数Re∞=100,000～450,000的范围内进行了静压测量，得到了其叶片表面的压力分布和速度分布，研究了主流雷诺数对叶片型面静压分布的影响。在主流雷诺数Re∞=100，000～450，000，吹风比BR=0.5～2.0，密度比DR分别为1.0和1.52时对叶片型面上分布的6排气膜孔的流量系数进行了详细的测量，通过对主流雷诺数、吹风比、密度比和动量比对气膜孔流量系数的影响情况的详细研究，得出了密度比对气膜孔流量系数有一定的影响、用二次流与主流的动量比来描写气膜孔流量系数的变化规律较为恰当，该参数可以综合吹风比和密度比的影响的结论。并在此基础上，分别用空气和CO2作为二次流来改变二次流与主流密度比测量了在主流雷诺数Re∞=200，000～400，000，吹风比BR=0.5～2.0工况范围内工作叶片型面上无气膜孔，气膜孔全开以及分区域开孔时气膜孔下游叶片表面上换热系数和冷却效率分布情况，研究了主流雷诺数、二次流吹风比和密度比对叶片型面换热系数和冷却效率的影响。
研究结果表明：以往采用空气作为主流及二次流，在低温差下进行的试验较难模拟实际情况中的主流及二次流密度比，所获得的试验数据在用于涡轮叶片气膜冷却的实际情况时，必须进行修正。
燃气涡轮发动机;叶片;气膜冷却;密度比;冷却特性;性能试验;风洞试验
西北工业大学
硕士
热能工程
朱惠人
2006
中文
TK121;V235.1
95
2006-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）