對于燃氣渦輪發動機而言，渦輪燃氣進口溫度決定著發動機的功率和效率。目前，先進的燃氣渦輪發動機渦輪燃氣進口溫度已經達到1800~2050K，遠遠超過了材料的可承受溫度，所以必須采用有效的冷卻方式來降低葉片溫度。

本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算的工作過程，計算模型源自STAR CCM Online公眾號的文章：渦輪葉片冷卻。葉片為靜止導葉，內部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結構，前緣通道布置了擾流肋，尾緣通道有圓形的擾流柱，冷氣僅從上緣板的排出，冷氣與燃氣不摻混。計算模型為分為三個域，分別是燃氣、冷氣和固體葉片。葉片和燃氣域兩側均為旋轉周期面。

1.模型導入

新建模擬—選擇并行—邏輯處理器數量（16核）—文件—導入—導入面網格文件“blade.dbs/coolflow.dbs /hotflow.dbs”

2.幾何處理

• 壓印

為創建交界面共節點網格，必須對不同實體進行壓印操作。操作過程：幾何—操作—新建—布爾運算—壓印—分別壓印“blade/coolflow”和“blade/hot.flow”。

• 創建周期

計算模型為單個葉片，兩側為周期性邊界，需在幾何操作中創建周期，以便形成共節點網格（與壓印類似）。操作過程：按Ctrl多選blade表面中的Per1/Per2，右鍵創建周期。在接觸—周期轉換中設定成旋轉，燃氣周期域設置方法相同。

3.區域及邊界條件

將幾何中的零部件分配給區域，并自動創建接觸模式界面。

• 燃氣域

  
  

a. 流體入口速度邊界[350, 0, -99]m/s

b. 流體入口溫度邊界：使用表（r）導入溫度場。（首先在工具—表中，將csv文件導入）

c. 流體壓力出口：0 Pa

• 冷氣域

a. 冷卻空氣入口：速度10.5m/s,溫度354K

b. 冷卻空氣壓力出口：0 Pa

4.網格生成

不同于傳統的四面體、六面體網格生成器， S tar ccm+具有 獨特 的高效 多面 體網格生成器。多面體網格“面少，節點多，精度高， 計算速度快”等優點。 特別 對于復雜的 渦 輪內 部冷卻結構而言， 網格 具有很好的適應性 。因此本文對模型生成多面體網格進行計算， 操作過程如下： 幾何— 操作 —新建—網格—自動網格—零部件同時選擇三個區域—表面重構—自動表面修復—。默認控制中，基礎尺寸設置為3mm，在自定義控制中創建面控制，選擇除流固交界面外的其他面，禁用棱柱層網格。

檢查網格質量，無負體積網格，網格質量較好。 可以創建 衍生零部件—閾值 ， 對 網格細節進行查看 。

5.創建連續體

• 氣體連續體

• 固體連續體

  

固體材料屬性：

6.計算結果

• 溫度場

• 壓力分布

• 中截面溫度
  

• 冷氣流線
  

文章來源：渦輪葉片冷卻