【Ziel】 Effiziente Filmkühlungstechnologie ist ein wichtiges Mittel zur Erhöhung der Vorturbinentemperatur in Gasturbinen und damit zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrads der Gasturbine. Die optimale Form der Filmkühllöcher und -kanäle ist ein wichtiger Weg zur Verbesserung der Kühlleistung der thermischen Endkomponenten der Gasturbine. 【Methode】 Basierend auf der parametrischen Behandlung der Lochform der Filmkühlung wurden relative Koordinaten und Winkel als Eingabeparameter verwendet. Innerhalb des ausgewählten Eingabeparameterbereichs wurde eine Stichprobe genommen. In Kombination mit einem BP-Neuronalen Netzwerk und einem genetischen Algorithmus wurde eine Parameteroptimierung mit dem Ziel der Kühlleistung der Filmkühllöcher durchgeführt. Es wurde der Einfluss der Form des Strömungskanals der Filmkühllöcher und des Lochneigungswinkels auf die Kühlleistung untersucht. 【Ergebnisse】 Die Ergebnisse zeigen, dass die optimalen Filmkühllöcher im Vergleich zu zylindrischen Löchern in Umfangsrichtung breiter sind, an beiden Seiten kleine Außenwinkel in Umfangsrichtung aufweisen, in Strömungsrichtung die gleiche Länge wie zylindrische Löcher besitzen und an der Rückkante eine kleine Winkelvorwölbung aufweisen. Bei gleicher Breite in Umfangsrichtung und glatten Kanälen erhöhte die mittlere Flächenkühlwirkung des optimalen Plans die Kühlleistung im Vergleich zu schaufelförmigen Filmkühllöchern um 18,28%. Im Fall der optimalen Lochform erhöhte der glatte Kanal die mittlere Flächenkühlwirkung um 5,3% im Vergleich zum nicht glatten Kanal. Das optimierte Filmkühlloch unterdrückt die Tendenz des Hauptstroms, von beiden Seiten unter den Kühlstrom eingewickelt zu werden, und ändert die Drehrichtung der nierenförmigen Wirbel. Bei einem Blasverhältnis von 1 und Lochneigungswinkeln von 30°, 45° und 60° wurde die mittlere Filmkühlleistung im Vergleich zu zylindrischen Löchern um 814,6%, 1.002,4% bzw. 772,7% verbessert. 【Fazit】 Das letztlich optimierte neue Filmkühlloch kann die Intensität des nierenförmigen Wirbelpaars verringern, die Haftung des Kühlstroms an der Wand verstärken und die Abnahme der Kühlleistung an der ebenen Wand stromabwärts des Lochs verzögern. Nach der Optimierung bleibt auf der ebenen Wand auch bei erhöhter Lochneigung eine hohe Kühlleistung erhalten; dieses Filmkühlloch weist eine breitere Lochneigungsanpassungsfähigkeit auf.

Filmkühlung; numerische Simulation; maschinelles Lernen; neuronale Netzwerke; genetischer Algorithmus