涡轮丨中科院工热所：燃气轮机透平叶片叶身吸力面气膜冷却研究取得进展

本篇将介绍工程热物理研究所在透平叶片叶身吸力面气膜冷却方面取得的研究进展。提高透平入口温度可以提高燃气轮机的热效率，基于这个原因当前燃气轮机透平叶片的工作温度已经达到了1600℃以上，远远超过了叶片合金材料的耐温极限。为了保证透平的安全稳定运行，研究人员尝试通过发展异形气膜孔结构来提高气膜冷却效率。

图1 不同槽型扩张孔截面形状

图2 气膜孔在叶片吸力面的位置

图3 扇形孔和槽型扩张孔(semi2)的气膜有效度

图4 不同孔形面积平均气膜有效度对比

结果表明，相较于目前工程上广泛应用的扇形孔，槽型扩张孔具有更宽的展向覆盖面积，可以使气膜冷却效率得到进一步提高，如图3所示。改善效果受到气膜孔形状、开孔位置、吹风比等因素的综合影响。其中在高吹风比条件下，具有半圆侧壁和大截面长宽比的槽型扩张孔可将面平均的气膜有效度提高20%以上，在吸力面两个典型位置分别提高了22.74%和24.80%。这项研究成果对重型燃机透平叶片气膜冷却设计具有支撑作用。以上研究工作得到国家自然科学基金的支持。

声明: 文章内容来源于中科院工热所