燃气轮机透平叶片传热和冷却研究:内部冷却  

Study on Heat Transfer and Cooling in Gas Turbine Blade:Internal Cooling

作　　者：刘钊[1] 杨星[1] 丰镇平[1] 

机构地区：[1]西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所,西安710049

出　　处：《热力透平》2013年第4期265-275,共11页Thermal Turbine

基　　金：中国博士后基金资助(2013M542345)

摘　　要：随着燃气轮机透平进口温度的不断提高,其换热与冷却问题已然成为现代高性能燃气轮机研发中亟待解决的核心关键技术之一。透平叶片的冷却可以分为内部冷却和外部冷却,结合作者近年的研究工作,详细综述了燃气轮机透平叶片内部换热与冷却问题的研究现状与进展,着重介绍了叶片内部蛇形通道冷却、叶片内部冲击冷却和前缘的旋流冷却及尾缘柱肋冷却,指出了它们各自在相关方面需要进一步开展的工作。其中:在蛇形通道冷却方面,需要进一步研究旋转状态下蛇形通道内流动与换热特性、发展高性能的扰流装置及通道弯头结构、设计新颖高效的叶顶内部冷却结构、获得带气膜孔或冲击孔的蛇形通道内的换热与冷却特性;在叶片前缘内部冲击冷却方面,需要研究不同曲率面上的冲击冷却换热特性、旋转条件下的冲击冷却以及冲击气膜复合冷却特性;在旋流冷却方面,需要对其结构参数的影响开展进一步的广泛研究,并开展旋转状态下旋流冷却特性的研究;在尾缘柱肋冷却方面,需要进一步研究复杂流场下柱肋阵列通道中的流动换热与众敏感因子之间的关系。As the turbine inlet temperature is increasing, the gas turbine heat transfer and cooling has been one of the key technologies which should be solved urgently in the research and development of modem advanced gas turbine. Gas turbine vanes and blades are cooled internally and externally. Based on authors＇ related work on gas turbine heat transfer and cooling technologies in recent years and to the authors＇ best knowledge, the study and its progress on heat transfer and cooling of gas turbine vanes and blades are reviewed. The research progress of the internal cooling is summarized and discussed, with focus on the rib-enhanced serpentine cooling, leading edge impingement cooling, swirl cooling and trailing edge pin-fin cooling, and each related work which should be carried out further is suggested.

关 键 词：燃气透平叶片 内部冷却 蛇形通道冷却 冲击冷却 旋流冷却 柱肋冷却 

分 类 号：TK471[动力工程及工程热物理—动力机械及工程]