崔耀欣，赵锦杰，何 磊

(上海电气燃气轮机有限公司，上海 200240)

为了提高燃气轮机的性能和做功能力，降低燃料消耗，提高燃气轮机热效率，透平前平均温度从20世纪50年代的1 100 K发展到今天接近1 900 K。为保证热部件在高温燃气环境下仍然可以安全可靠地运行，必须对透平叶片采取复杂的冷却方式[1]。为了提高冷却设计的准确性，必须对燃气与叶片表面之间的换热情况进行更为精准的分析。

朱彦伟等[2]结合试验和数值模拟，对叶片的外换热进行了影响因素分析，研究结果显示马赫数是影响外换热的最主要因素。何磊等[3]、Chen等[4]采用商业软件CFX对表面粗糙度对气动性能的影响进行了分析，发现表面粗糙度的增大会造成压气机的效率和压比一定程度的降低，这与Bogard等[5]的发现类似；Blair[6-8]试验研究了湍流度从0.25%到7%对平板外侧传热系数的影响，结果表明湍流度最大增加约20%；Ames[9]对带内部冷却结构、无气膜的空心的C3X叶片进行了系统的表面传热系数的影响研究，针对影响它的各种因素进行对比分析，得到了可供参考的数据库。

随着现代CFD技术的不断发展，数值模拟已经从传统的二维计算软件STAN5发展到含有各类湍流模型和修正模型的CFX和Fluent等软件[10-11]，这些软件对流动中有附面层流动、角涡、马蹄涡和二次流等各类现象的预测更加准确。目前对三维叶片结构的传热系数的准确预测得到了不少工程应用，它的优势是可以得到比传统的二维计算更详细的传热系数分布情况，并且对端壁的换热也有较好的预测效果[12]。……