Моделирование сопряженной задачи трения и теплообмена при транспирационном охлаждении лопаток газовых турбин - page 3

тывают заданную геометрию каналов охлаждения. Получен-
ные численные решения при варьировании расхода охлади-
теля позволили определить минимальный расход для каждо-
го ряда отверстий, для поддержания температуры защищае-
мой поверхности на уровне Tст 6 1000 K. Граничные усло-
вия на входе в каналы системы охлаждения представлены в
табл. 1.
Таблица 1
Расход воздуха в каналах системы охлаждения
№ варианта
F1 – F4, A1 – A9 F вх, Aвых
М , кг/с ˉg, % М , кг/с ˉg, %
1 0,6 ∙ 10−4 0,0946 2,4 ∙ 10− 4 0,3785
2 1 ∙ 10− 4 0,1577 3 ∙ 10−4 0,473
3 1,6 ∙ 10−4 0,2523 4,8 ∙ 10− 4 0,7569
4 2 ∙ 10− 4 0,3154 6 ∙ 10−4 0,9462
5 2, 4 ∙ 10−4 0,3785 7, 2 ∙ 10−4 1,1355
6 3 ∙ 10− 4 0,473 9, 0 ∙ 10−4 1,42
7 4 ∙ 10− 4 0,63 1, 2 ∙ 10−3 1,89
8 6 ∙ 10− 4 0,93 1, 8 ∙ 10−3 2,79
Анализируя результаты численного исследования структуры тече-
ния вблизи струи, истекающей из щели на криволинейной стенке, а
также эффективность тепловой защиты стенки при комбинированном
охлаждении, выявили:
1. Профиль скорости в каналах транспирации не симметричен от-
носительно оси, в отличие от профиля скорости при турбулентном
течении в трубе (рис. 2, а), и имеет максимум, сильно сдвинутый в
сторону, прилегающую к предыдущему защищаемому участку. Это
объясняется как локальным нагревом охладителя с этой стороны, так
и влиянием сносящего потока.
2. В области выдува (рис. 2, б) вниз по потоку наблюдается дефор-
мирование профиля скорости выдуваемого газа со смещением мак-
симума к стенке. Это объясняется влиянием сносящего потока, ко-
торый деформирует струю выдуваемого газа, тем самым, уменьшая
проходное сечение транспирационного канала. Вниз по потоку за вы-
дувом охладителя наблюдается быстрая эволюция профиля скорости
от менее полного у стенки (полнота профиля зависит от угла выдува)
к традиционному, турбулентному. Таким образом, за местом выдува
охладителя завеса очень быстро теряет свою газодинамическую инди-
видуальность, что подтверждается работой [3].
66 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 1