摘要：针对传统水平排气劈缝结构流动损失大的问题,提出了径向倾斜排气的设计思想,并围绕其进一步提出了直线式和曲线式两种倾斜劈缝结构。基于数值仿真研究了其内部流场,揭示了倾斜劈缝可减小冷气转折角,抑制旋涡产生,使流动更加平缓,从而减小流阻的机理。通过与水平劈缝的对比分析,初步验证了两种新型劈缝结构使总压损失分别降低了约10%~12%和13%~15%。进一步考虑了燃气外流与冷却气掺混过程对劈缝内流动的影响,仿真结果同样印证了倾斜劈缝对于内流减阻能力的提高。但同时也发现了此类倾斜射流导致掺混损失增大的现象,通过给出两类劈缝结构的涡轮叶栅整体流动损失变化规律为叶片综合性能优化提供了参考。

摘要：涡轮叶片常采用气膜冷却和热障涂层协同配合的方式以进一步提升其耐温性能。由于热障涂层的低导热特性,不仅阻隔了主流燃气的加热,同时还削弱了气膜冷却,引发了二者间的矛盾。本文围绕着该矛盾问题,基于气膜绝对覆盖面积的概念,提出了对热障涂层涂敷区域进行优化设计的思想,通过涂层对气膜覆盖的避让来进一步强化冷却。构建了五种采用不同冷却措施组合的研究模型,并推导了考虑涂层后的对流换热系数简便等效折算方法。通过数值仿真获得了不同吹风比工况下各模型的壁面(T_(W2))温度分布和综合冷却效果(η)变化曲线。评估了采用涂敷区域优化带来的收益:在吹风比为0.8的工况下,可使综合冷效相对优化前最大提升2.13%。