摘要：采用求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes（RANS）和标准k-ω紊流模型的方法数值研究了跨音速流动条件下涡轮叶片顶部的流动传热特性，分别研究了跨音速流动条件下叶顶间隙高度及进口边界层厚度对叶顶流动换热特性的影响。研究结果表明：在气流进口总温及出口静压一定时，跨音速流动时叶顶平均换热系数远大于亚音速流动，跨音速流动时叶片前缘附近存在高换热系数区且再附着线附近的高换热系数区靠近压力面侧。在跨音速流动条件下，叶顶间隙高度对叶顶平均换热系数影响较小，但随着叶顶间隙高度的增大压力面侧分离线附近的高换热系数区和吸力面侧附近的低换热系数区面积均增大。进口边界层厚度对叶顶换热影响很小，但对吸力面侧换热有一定影响。进口边界层厚度较大时，叶顶间隙泄漏较小而横向二次流强度较大同时泄漏涡在二次流的挤压下更加靠近吸力面侧，最终分离线附近产生高换热系数区。
关键词：跨音速叶片 叶顶间隙 传热特性 进口边界层 数值模拟
单位：西安交通大学能源与动力工程学院 西安710049 先进航空发动机协同创新中心 北京100191
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