【好文分享】天津理工大学张超等：燃气轮机透平动叶横流带肋通道中气膜冷却研究进展
学术
科技
2024-11-04 16:34
浙江
燃气轮机透平动叶横流带肋通道中气膜冷却研究进展
张超1,2, 张海川1,2, 付经伦3,4, 童志庭1,2, 朱俊强3,4
1.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室(天津理工大学机械工程学院)，天津市 西青区 300384
2.机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学)，天津市 西青区 300384
3.中国科学院大学，北京市 海淀区 100049
4.先进燃气轮机实验室(中国科学院工程热物理研究所)，北京市 海淀区 100190
【目的】燃气轮机透平进口温度已经远超叶片材料的许用温度，发展更加高效的透平冷却技术，尤其是气膜冷却技术至关重要。在透平动叶中部区域的气膜冷却通常由横流带肋通道供应，因此对近年来横流带肋通道中气膜冷却研究进展进行了综述。【方法】介绍了不同冷气供应方式下气膜冷却性能的差异，归纳了肋片角度、肋片形式、气膜孔与肋片的相对位置、横流通道进口雷诺数对流动和气膜冷却性能的影响，总结了针对横流带肋冷气条件下气膜孔型设计的研究进展。【结果】横流带肋通道内部冷却结构和横流通道进口雷诺数对气膜冷却性能影响显著，横流进气改变了孔出口下游的冷却效率分布，同时孔进口处流动受气膜孔与肋片的相对位置及雷诺数变化的影响。展向非对称气膜孔型和对横流进气不敏感的气膜孔型可有效提升气膜冷却性能。【结论】为进一步推动横流带肋通道气膜冷却技术的发展，建议深入研究各影响因素与气膜冷却性能之间的关系，并对适用于横流带肋进气的专用气膜孔型进行优化设计。关键词：燃气轮机，气膜冷却，冷却透平，带肋通道，透平叶片，肋片, 叶片冷却，冷却效率
张超(1983)，男，博士，副教授，研究方向为燃气轮机叶片流动与冷却、高效能源动力机械设计，czhangxj@email.tjut.edu.cn；
张海川(1997)，男，硕士研究生，研究方向为气膜冷却技术，zhanghaichuan5@163.com；
付经伦(1979)，女，博士，研究员，研究方向为叶轮机械内透平与关联部件间复杂流动与设计、高负荷冷却透平设计方法，fujl@iet.cn；
童志庭(1977)，男，博士，副教授，研究方向为叶轮机械设计与数值仿真、综合能源系统，tongzhiting1215@163.com；
朱俊强(1964)，男，中国科学院院士，研究员，博士生导师，研究方向为航空发动机基础理论、关键技术攻关和工程应用，zhujq@iet.cn。基金项目
国家自然科学基金项目(51976139);江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金(BE2022614)引文信息
张超, 张海川, 付经伦, 等. 燃气轮机透平动叶横流带肋通道中气膜冷却研究进展[J]. 发电技术, 2024, 45(5): 781-792.
ZHANG Chao, ZHANG Haichuan, FU Jinglun, et al. Research Progress on Film Cooling Fed by Crossflow Ribbed Passage of Gas Turbine Blades[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(5): 781-792.
责编：辛培裕
审核：车德竞
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