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1、渦輪葉片表面流動及換熱特性實驗研究黃小楊，朱惠人，張宗衛(wèi)，孟慶昆(西北工業(yè)大學(xué)動力與能源學(xué)院，陜西西安710072)ExperimentalStudyofFlowandHeatTransferCharacteristicofaTurbineBladeSurfaceHUANGXiao—yang，ZHUHui—ren，ZHANGZong—wei，MENGQing—kun(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：為深入了解葉片表面的流動和換熱特性，0引言在
2、葉片表面布置靜壓測孔獲得葉片中截面壓力系數(shù)和速比系數(shù)分布規(guī)律，同時采用瞬態(tài)液晶技術(shù)獲得隨著航空技術(shù)的發(fā)展，對燃?xì)廨啓C的要求也越葉片表面高分辨率的努塞爾數(shù)分布云圖。結(jié)果表來越高，已有研究[1表明，先進燃?xì)廨啓C在高溫下運明，葉片前緣受來流直接沖擊，努塞爾數(shù)中間高兩側(cè)行的目的是提高熱效率和功率輸出。目前，渦輪進低；在吸力面上努塞爾數(shù)在分離區(qū)域降低，在再附著口溫度遠(yuǎn)高于葉片材料的耐熱溫度極限，因此，對渦區(qū)域升高；在壓力面上努塞爾數(shù)先降低再逐漸升高。輪葉片的冷卻就顯得尤為重要，而渦輪葉片冷卻技關(guān)鍵詞：努塞爾數(shù)；壓力系數(shù)；速比系數(shù)；液晶；術(shù)設(shè)計的前提是了解渦輪葉片外表面流體流動和
3、換流動；雷諾數(shù)熱特性。中圖分類號：V231．1Choi等[2使用實驗方法，研究了低雷諾數(shù)流動文獻標(biāo)識碼：A下湍流度對渦輪葉片換熱和壓力系數(shù)的影響。Me-文章編號：1001—2257(2013)06—0007—05hendale等[3研究了高湍流度對無氣膜冷卻時靜葉Abstract：Forin—depthunderstandingofthe前緣區(qū)域換熱特性的影響，發(fā)現(xiàn)高湍流度有利于提flowandheattransfercharacteristicoftheblade高前緣的換熱系數(shù)。Zhang等-4]研究了非穩(wěn)態(tài)尾跡surface，thepressurecoeffic
4、ientandspeedratioCO—對渦輪葉片燃?xì)鈧?cè)換熱的影響，實驗結(jié)果表明，尾跡efficientdistributionwereobtainedintheblade的存在使葉片表面的換熱系數(shù)增大100～200。cross—section，atthesametimethehigh—resolu—潘炳華等[5通過數(shù)值計算方法對高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片tionNusseltnumberwasobtainedusingatransient凹槽端面的流動與換熱特性進行了初步研究，并與liquidcrystaltechnique．Theresultsshowthat：as平板端面
5、進行了比較，計算結(jié)果表明，葉尖間隙越theimpactofthesteam，theNusseltnumberof小，凹槽的節(jié)流效果就越明顯，葉片端壁面平均換熱leadingedgepositionishigherthantheothersides系數(shù)的影響越大。劉銳等[6對燃?xì)馔钙降谝患壢~柵nearthearea．0nthesuctionsurfacetheNusselt通道內(nèi)無氣膜冷卻下的三維黏性流動與傳熱特性進numberintheseparationareareduces，inthereat—行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明來流湍流度對靜葉表面的tachmentareai
6、ncreases．Nusseltnumberfirstlyde—換熱特性有明顯的影響，但對動葉表面換熱特性的creasesthengraduallyrisesonthepressuresur—影響很小。朱彥偉等_7采用數(shù)值計算方法研究了出face．口馬赫數(shù)、出口雷諾數(shù)對葉片表面換熱系數(shù)的影響，Keywords：Nusseltnumber；pressurecoeffi—研究表明，馬赫數(shù)的分布是決定葉片表面換熱系數(shù)cient；speedratiocoefficient；liquidcrystal；flow；分布的最主要準(zhǔn)則數(shù)，出口雷諾數(shù)是影響葉片表面Reynoldsnum
7、b整體的換熱水平、流動狀態(tài)的因素。國內(nèi)大多數(shù)是以數(shù)值模擬的方法對葉片表面的流動和換熱進行了廣泛的研究，而更能準(zhǔn)確反映實際情況的實驗研究則較少。針對上述情況，采用實收稿日期：2013一Ol一17基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃資助項目(2O13cB0357o2)驗方法通過測量葉片中截面的靜壓獲得壓力系數(shù)和《機械與電子)2013(6)·7‘速比系數(shù)分布規(guī)律，使用窄帶瞬態(tài)液晶測試技術(shù)測片表面區(qū)域，以便于實驗結(jié)果的處理。在葉片s／c得葉片表面溫度，獲得高分辨率換熱特性分布云圖，：一0．55位置附近即有機玻璃通道曲面交接處透更詳細(xì)地了解渦輪葉片表面流動與換熱
