ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ТРАНСПОРТНОЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 536.24
А. П. М о ж а р о в, М. И. О с и п о в
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО
СОСТОЯНИЯ КОНВЕКТИВНО-ПЛЕНОЧНОЙ
ЛОПАТКИ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ ПРИ ВЫДУВЕ
ВОЗДУХА И ВОДЯНОГО ПАРА
Приведены результаты численного моделирования газодинамики и
теплообмена в сопряженной постановке при обтекании сопловой
лопатки газовой турбины с конвективно-пленочной системой охла-
ждения. Методика расчета верифицирована на базе эксперимен-
тальных данных. Показаны преимущества выдува водяного пара в
качестве охлаждающей пелены.
Разработка корректных моделей расчета сопряженного теплообме-
на и трения в элементах газовых турбин принадлежит к актуальным
проблемам создания перспективных газотурбинных установок (ГТУ)
и газотурбинных двигателей (ГТД) и при физически обоснованной по-
становке задачи и современных вычислительных возможностях обес-
печивает наиболее корректные результаты [1].
Среди работ, посвященных расчету сопряженного теплового состо-
яния лопаток газовых турбин, следует отметить работы [2–4]. Однако
в указанных работах не рассматривается влияние на пленочное охла-
ждение выдува водяного пара.
Цель настоящей работы — разработка и апробация методики сопря-
женного моделирования лопатки с конвективно-пленочной системой
охлаждения в сопряженной постановке при выдуве водяного пара для
дальнейшего применения при расчете элементов ГТД.
Ключевым вопросом при моделировании процессов трения и те-
плообмена в элементах ГТД является корректное описание поведе-
ния турбулентного потока при помощи той или иной модели турбу-
лентности. Для обоснования выбора модели турбулентности, наибо-
лее пригодной для численного моделирования лопатки с конвективно-
пленочной системой охлаждения, в сопряженной постановке была
проведена серия расчетов с использованием различных моделей турбу-
лентности. В качестве базы для верификации расчетной методики бы-
ла выбрана модель сопловой лопатки газовой турбины с конвективно-
пленочной системой охлаждения, а расчетная область и граничные
условия, использованные в численной модели, были приняты соглас-
но работе [5].
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 1 57
