報告書番号

W98006

タイトル（和文）

ガスタービン高温場を対象とした伝熱流動数値解析 -第3報 1100℃級初段動翼温度の3次元解析-

タイトル（英文）

Numerical Analysis of Heat Transfer for Gas Turbine Hot-gas-path Parts -3rd report, 3 dimensional Analysis for 1100℃ Class 1st-stage Bucket Temperature

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガスタービン動翼の寿命評価研究に資するべく、翼まわりの対流伝熱および翼内部熱伝導を連成した翼温度の3次元定常解析を実施した。解析対象翼には国内電力会社に採用されている1100℃級初段動翼を取り上げ、従来は、数値解析に考慮された公表例のない冷却空気と翼の熱交換、翼端からの冷却空気の流出などを解析手法に取り込むことにより、実機ガスタービン翼温度を求めた。得られた翼表面温度分布は、実機使用済み動翼表面の変色状況とよく一致し、妥当な解が得られたと判断するとともに、2次元解析との比較により、寿命評価の観点からは、3次元解析が不可欠であることを示した。さらに、本解析法を用いた翼温度の感度解析により、流入ガス温度分布、冷却空気流量および冷却空気温度の変化が翼温度分布に及ぼす影響を明らかにした。最後に、解析結果を踏まえ、より高精度な解析ツール開発のために、今後検討を要する課題についても考察した。

概要 （英文）

Three-dimensional numerical analysis of heat transfer was conducted by coupling thermal fields inside and outside a bucket, which consist of convection heat transfer and thermal conduction. The target of the analysis was a 1st-stage bucket of 1100 ℃ class gas turbine adopted by electric power companies in Japan. In order to make an accurate estimation of the bucket temperature, heat exchange in cooling passages, outflow of cooling air and effect of rotation were taken into account by the numerical method. Predicted contours of surface temperature were in good agreement with the observed surface pattern on an actual bucket. Also sensitivity analyses of bucket temperature were carried out using the present numerical method. It was shown that a temperature field inside the bucket was severely influenced by the assumed distribution of inlet gas temperature and cooling air flow rate. Furthermore, in order to improve the accuracy of bucket temperature analysis extremely, some future subjects were discussed.

報告者

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