涡轮叶栅气膜冷却孔优化设计研究

气膜冷却的效果直接与冷却孔流出的低温流体能否长距离地贴附在固体壁面附近有关。冷却射流与主流掺混产生的复杂涡系是影响贴附距离的重要因素。而此涡系结构又与冷却孔的几何结构、叶片表面的曲率、主流边界层和流态等因素有关。本课题对实际的涡轮叶片冷气膜冷却的机理和流动特性进行研究，验证申请者提出的采用弯曲冷却孔产生二次流动的机理，以减弱肾形涡，提高冷却效果的构想。本课题采用实验和CFD模拟的方法，重点研究叶片前缘区域，叶片型面曲率、主流边界层厚度与流态对对直孔和弯曲冷却附近区域的定常与非定常流动的机理和漩涡结构，研究边界层的发展与流态变化、时均量和脉动量的分布，揭示冷却射流与主流相互作用和掺混的机理，及其对冷却效果的影响。通过对不同孔型与孔的排列方式的研究，完善和改进弯曲冷却孔的设计方法。