超跨音内冷涡轮流热耦合数值模拟研究

采用流热耦合方法分别对内部冷却的超跨音直列叶栅和环形叶栅进行数值模拟。其中直列叶栅为径向圆孔内冷的NASAMARKII叶片，通过数值解与实验值的对比，验证流热耦合方法的准确性，并讨论层流、不同湍流及转捩模型在流热耦合模拟中的特点。在此基础上选用考虑和不考虑转捩模型的SST湍流模型，以采用径向成形内冷通道的某高压级导叶环形叶栅为研究对象，讨论其复杂流场与换热之间的相互作用。结果表明：为准确预测流热耦合作用下的温度分布，需要选择合理的湍流模型，并考虑转捩的影响，不同热边界同样会影响气动效果如分离再附等；三维超跨音流场中激波、分离以及通道涡、角隅涡等涡系结构与温度场之间存在复杂的相互作用；内部换热对于降低叶片表面温度有着重要作用，通过数值解可指导冷却结构优化设计。