Интенсификация теплообмена за счет оптимизации геометрических параметров ребер в каналах охлаждения лопаток турбин
Автор: Чжэн Гуанхуа Угланов Д.А. Лю Цзюньцзе, Лейковский И.Ф. Шиманов А.А. Урлапкин В.В. Галкина Н. В.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации
Статья в выпуске: 1 т.19, 2026 года.
Бесплатный доступ
Использование рёбер‑турбулизаторов во внутреннем охлаждающем пространстве лопатки турбины позволяет существенно интенсифицировать характеристики теплоотдачи в канале. V‑образные рёбра обладают высокой степенью интенсификации теплообмена, а также обеспечивают минимально возможные потери давления воздушного потока в канале выходной кромки охлаждаемой лопатки турбины с выдувом в заднюю кромку и нижнюю часть. В данной статье с помощью численного моделирования созданы различные расчетные модели, одна из которых включает V‑образные ребра с различной высотой и расстоянием между ними (шагом). Оценено влияние геометрических параметров V‑образных ребер на процесс теплообмена в каналах лопатки турбины, а также с помощью численного моделирования получено наилучшее сочетание геометрических характеристик ребер. Результаты исследования показывают, что увеличение высоты ребер и уменьшение расстояния между ними интенсифицирует процесс теплообмена, но в то же время это приводит к увеличению гидравлического сопротивления. Использование числа Нуссельта в качестве параметра оптимизации при различных геометрических параметрах V‑образного ребра позволяет определить, что коэффициенты теплоотдачи оптимизированной модели значительно повысились, а среднее число Нуссельта в канале увеличилось на 29,54 % по сравнению с исходной моделью.
Лопатка турбины, V образное ребро, коэффициент теплоотдачи, число Нуссельта, турбулизатор, гидравлическое сопротивление
Короткий адрес: https://sciup.org/146283251
IDR: 146283251 | УДК: 621.45
Intensification of Heat Transfer by Optimizing the Geometric Parameters of the Fins in the Cooling Channels of the Turbine Blades
The use of turbulizer fins in the internal cooling space of the turbine blade makes it possible to significantly intensify the heat transfer characteristics in the channel. The V‑shaped fins have a high degree of heat exchange intensification, and also provide the minimum possible loss of air flow pressure in the channel of the outlet edge of the cooled turbine blade with blowing into the trailing edge and lower part. In this article, various computational models have been created using numerical modeling, one of which includes V‑shaped edges with different heights and the distance between them (pitch). The influence of the geometric parameters of the V‑shaped fins on the heat exchange process in the channels of the turbine blade is estimated, and the best combination of the geometric characteristics of the fins is obtained using numerical modeling. The results of the study show that increasing the height of the fins and decreasing the distance between them intensifies the heat exchange process, but at the same time it leads to an increase in hydraulic resistance. Using the Nusselt number as an optimization parameter for various geometric parameters of the V‑shaped rib allows us to determine that the heat transfer coefficients of the optimized model have increased significantly, and the average Nusselt number in the channel has increased by 29.54 % compared to the original model.
