刘　波，王永红，张　琳（中国燃气涡轮研究院，成都610500）

涡轮叶片带肋U型通道水流模拟试验研究

刘波，王永红，张琳
（中国燃气涡轮研究院，成都610500）

摘要：针对航空发动机高压涡轮叶片尖部带肋U型通道、根部带肋U型通道和有尾缘劈缝尖部带肋U型通道放大模型，在保证几何面积相似、冷气流和水流进口雷诺数相等的条件下，分别采用红墨水和氮气作为示踪剂进行水流模拟试验，显示三种带肋U型通道的流动情况。试验结果表明，两种尖部带肋U型通道不存在滞止区，满足设计要求；根部带肋U型通道中气流发生分离，流场不稳定，需要调整肋的位置。

关键词：航空发动机；涡轮叶片；带肋U型通道；水流模拟；示踪剂；红墨水；氮气泡

1　引言

随着航空发动机性能和涡轮前燃气温度的不断提高，高压涡轮叶片的冷却逐渐成为人们必须面对的难题。国内外对于航空发动机高压涡轮叶片内部回转通道冷却结构的研究，主要是针对通道内强化肋的形式、结构和通道的面积对回转通道流动与换热的影响［1-6］。研究表明，肋片的形式、结构和通道的面积对通道内流体的流动影响很大，通道流阻过大将造成很大的沿程压力损失。而沿程压力损失设计不合理，将不能很好地组织气膜孔的出流量，甚至可造成局部燃气倒灌而损坏叶片。高压涡轮转子叶片为强化前缘换热，普遍采用多腔带肋U型通道结构［7-8］。在叶片冷却通道中，由于空间的限制，U型通道必须做得十分紧凑，弯管部分的曲率很大，以至于在弯管下游甚至在弯管进口会发生流动分离，造成通道内的流动十分复杂。……