三角形涡发生器增强U型通道换热性能研究

（东方汽轮机有限公司，四川德阳，618000）

三角形涡发生器增强U型通道换热性能研究

梁崇治，陶志，宋立明

（东方汽轮机有限公司，四川德阳，618000）

将三角形涡发生器及导叶结构应用于U型通道中，以提高燃气轮机高温叶片内部换热性能。在验证分析方法正确性的基础上，数值研究了采用不同结构时U型通道内的流动及换热特性。与典型的布置斜肋的U型通道不同，三角形涡发生器通过诱导产生下洗涡对，从而有效地强化U型通道的换热能力。而将导叶布置于U型通道转折处，可进一步提高三角形涡发生器在U型通道流出段的换热性能，并降低通道的阻力损失。和典型的布置斜肋的U型通道相比，在不同雷诺数下带导叶且布置三角形涡发生器的U型通道内换热的均匀性显著提高，在通道换热能力相当的情况下，阻力损失显著降低，综合换热性能提高20.0%左右。

三角形涡发生器，U型通道，导叶，强化换热

1 前言

为了提高燃气轮机的热经济性，透平进口温度越来越高，已远远超过了叶片材料的熔点。因此，采用多种高效的冷却技术对燃机叶片进行冷却和热防护是保证燃气轮机安全可靠运行的关键。叶片内部通道肋片扰流冷却是目前常用的冷却方式之一。最早使用在内部通道中的肋片是正方形截面的90°直肋[1]，在气流流过肋片时，在肋片下游产生流动分离和再附，增强了湍流混合，减薄了边界层，从而提高了通道换热性能。Han等[2-3]指出当肋片与主流呈一定角度（如：斜肋、V型肋、W型肋）时，还能产生“肋片诱导涡”，能进一步增强主流流体和壁面低能流体的湍流混合，从而提高换热。……