题目：涡轮叶片气膜冷却三维流场的数值研究

提高涡轮进口温度是增加发动机推力和功率的有效措施，因此，必须提高涡轮前进口温度来提高热效率，这样做无疑对涡轮部件产生了很大的热负荷，使得涡轮叶片的冷却技术成为一个关键的技术。第一级静叶受到的热负荷最大，因此对它进行有效的冷却是很有必要的。随着计算流体力学以及计算机的发展，数值模拟涡轮叶片表面各个部位的冷却效果已经成为可能。应用数值模拟的方法可以对实验难以测量的参数进行预估，可以精确的模拟出涡轮内部的流场分布和表面温度分布的特点，而不需要大量的实验，有利于提高工作的可靠性和经济性。 本文首先采用FLUENT软件对某变循环发动机的高压跨声速涡轮级的三维粘性流场进行了数值模拟计算，使用混合平面法实现涡轮级动、静叶三维流场联算，计算中分别采用RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型两种典型的双方程模型，并将计算结果进行了对比，同时分析了其内部流场以及通道内总压损失的分布情况。 然后，针对该型涡轮的第一级静叶进行了含有冷气喷射的稳态三维湍流的数值模拟研究。通过改变叶片前缘两排气膜孔的直径、吹风比、以及来流湍流度，得到了冷却效果、冷气流量和总压损失系数随孔径、吹风比、以及来流湍流度的变化规律。同时本文对前缘五排孔和全场十五排孔气膜冷却进行了数值计算，计算得出了叶片表面的温度分布和冷却空气流量，分析了实际冷却叶片设计中可能出现的问题，为叶片的冷却设计提供了参考依据。