燃气轮机高压涡轮叶片粒子磨损数值模拟

为研究颗粒粒径对燃气轮机高压涡轮叶片磨损程度的影响，运用CFX TASCflow软件对粒子轨迹和磨损区域进行DPM（Discrete Phase Model）数值模拟，采用拉格朗日法对流场中大量粒子轨迹进行追踪，使用不同浓度的机场跑道粒子（粒径10～1 500 μm）对叶片进行磨损仿真预测，利用CFD Post提取磨损数据和图像。研究表明:直径为10～80 μm的微粒倾向于跟随气流运动，对叶片造成轻微磨损；直径大于100 μm的粗粒轨迹明显偏离气流路径，对叶片造成多次严重损伤；随着机场跑道粒子质量浓度的增加，叶片磨损质量线性增加，粒子质量浓度为600 mg/m3时叶片前缘与叶盆后部损伤最为严重，与文献实验结果吻合。通过一系列实验表明粒子平均磨损率为26 mg/g。