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探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合(流体力学论文) 探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合(流体力学论文)

格式:word 上传:2023-05-06 12:30:01

《探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合(流体力学论文)》修改意见稿

1、“.....如图所示,冷却气体直接冲击泄漏流在点处产生强烈的,式中表示垂直于主流的侧向方向图数值计算和实验数据对比网格无关性验证由于本文的计算模型与数值验证的模型存在几何尺寸出入,为了排除网格数量对计算结果的影响,对带有冷却气膜孔的流固耦合模型进行了网格无关性验证,验证结果如图所示其中,为凹槽壁面沿流向长度,图中红色实线表示冷却孔中心所在位置,红色虚线区域表示肋条侧壁面区域当带气膜孔模型的网格数大于万其中流体域万,固体域万时,计算结果基本不随网格数变化图网格无关性凹槽间隙流动与传热计算分析吹风比对凹槽间隙流动与传热的影响图给出了证第层网格的,从而满足湍流模型的要求,固体域对孔出口处网格进行加密数值计算验证采用与文献中实验相同的模型和边界条件,其中进口雷诺数为,网格总数约为万与实验模型样......”

2、“.....选取前期研究者指出的对叶顶传热预测准确度较高的,湍流模型以及带有转捩的湍流模型本文基于等未考虑气膜冷却的凹槽间隙传热实验结果,对不同湍流模型下的探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合流体力学论文为倾斜角,冷却孔长度,冷却孔半径,同时定义顺时针方向为正方向,逆时针方向为负方向边界条件及网格划分流体域计算模型中将主流与轴垂直的两个面设为周期性对称面主流进口方向设置为垂直于弧面,冷气进口方向为轴负方向流体域与固体域相交界面设置为流固传热交界面,固体域左右壁面设置为换热系数,外部参考温度的外部换热壁面,固体域底面设置为换热系数,外部参考温度的内部换热壁面机匣壁面设置沿轴负方向的速度而叶顶保持静止来模拟动叶的相对转动,同时机匣壁面流相互作用的流动与传热特性分析是为了在降低叶片温度的同时......”

3、“.....有效延长叶片的使用寿命,因此对叶顶的传热研究应当在耦合顶部流动特性的同时,进步考虑固体材料物性,研究流固耦合条件下冷却射流的流动与传热特性本文通过流固耦合的计算方法,研究了气膜冷却孔近压力面布置时,产生的顶部冷却射流与间隙泄漏流的相互作用,分析了吹风比冷却孔进出气角及固体导热系数对凹槽内流动与固体壁面传热的影响,为凹槽状叶顶冷却优化设计提供参考依据计算模型及验证计算模型等对未考虑气膜冷却的凹气动性能的影响,给出了凹槽状叶顶降低气动泄漏损失的机理等研究了凹槽几何参数对顶部间隙泄漏流动结构与内壁面传热特性的影响,给出了凹槽结构参数对降低叶顶的平均换热系数的作用机理,后来等进步研究了间隙高度不均匀时凹槽深度和肋条宽度对叶顶气热特性的影响国内学者杜昆等考虑到叶顶的非定常流动传热特性,针对高压动静叶干涉现象......”

4、“.....会对凹槽底部形成射流冲击,导致凹槽肋条和底部局部区域出现较高的热负荷为降低这部分热负荷摘要高温燃气在涡轮动叶叶顶产生的泄漏流不但降低了涡轮效率,更是加剧了叶顶的热负荷本文基于实验模型,采用流固耦合的数值计算方法,研究了涡轮凹槽叶顶的间隙流与冷却射流相互作用的流动机理以及顶部喷气冷却对凹槽壁面换热效果的影响,重点分析了吹风比冷却孔倾斜角冷却孔进气角以及固体材料导热系数对壁面数的影响结果表明大吹风比能有效改善凹槽近压力面侧肋条及底部的换热,数分布更加均匀进气角产生的喷射效应改变了冷却气流高速区的出口相对位置,当进气角大于时,冷却气体能有效阻隔高温流体使壁面数降低与冷却气流相互作用的流动与传热特性,得到如下结论凹槽壁面数分布受吹风比影响较大,吹风比增大能有效改善凹槽压力面肋侧壁面及凹槽底部的换热,使数分布更加均匀相比于非耦合计算......”

5、“.....对于冷却气流冲击区域局部出现了负数,即壁面温度低于气体温度,气体向壁面传热,冷却气流的冲击越强,效果越明显在高吹风比工况下,气膜孔倾斜角能有效降低冷气冲击位置附近的数,出现局部范围的负数区域倾斜角增加,能有效改善压力面肋顶部的换热,降低泄漏流的速度孔道进气角产生的喷射效应改变了冷热系数材料中截面处的无量纲温度分布,如图所示,高导热系数材料铝的材料导热系数为⋅,低导热系数材料选用等使用的材料,其导热系数为⋅图不同材料固体中截面无量纲温度分布云图无量纲温度定义为−−式中与分别表示为主流温度和冷却气体温度由图可见,文献中的低导热系数材料接近绝热工况中截面的无量纲温度呈现明显的层状温度梯度分布,气流的对流换热占主导作用,其流固交界面处的无量纲温度分布趋势与图中曲线的分布趋势相互对应高导热系数材料中截面的无量纲温当时......”

6、“.....流线方向基本与孔道轴线致当≠时,冷气气流进入气膜孔后与孔轴线方向形成定的夹角从而在孔道内形成分离,形成了明显的高速区和低速区当时,高速区在气膜孔的上半部分如图所示而当时,高速区在气膜孔的下半部分如图所示孔道入口区域内高低速区的分离形成,改变了冷却气体在孔道内的分布,产生喷射效应图给出了不同进气角对凹槽间隙流动传热的影响,如图所示,当时,箭头指示的冷却气体高速流体更靠近壁面,使得泄漏改善,同时倾斜角的增大使得冷却气流对间隙泄漏流的冲击增强,间隙入口处泄漏流的流向速度降低图倾斜角对凹槽间隙流动传热的影响小吹风比和大吹风比时冷却孔不同倾斜角对凹槽壁面沿流向的展向平均努赛尔系数分布的影响如图所示在低吹风比工况时,冷却孔倾斜角对第条肋顶部和侧壁面的分布影响较小,没有出现局部的负区域,同时孔后区域分布的波动性要大于高吹风比工况主要是由于低吹风比工况下冷却气流的速度较小......”

7、“.....同时对孔后区域的覆盖性较差,在泄漏流的冲击下增加了局部区域的扰动在高吹探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合流体力学论文却气流高速区的出口相对位置,当进气角时,冷气阻隔高温流体的能力减弱,壁面有所升高反之当进气角时,冷却气体能有效阻隔高温流体,壁面降低低导热系数材料固体内部温度分布对流换热占主导作用,高导热系数材料固体内部温度分布导热占主导作用低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得壁面的对流换热更加均匀张筠松,刘永葆,李钰洁,贺星基于流固耦合的涡轮叶顶喷气冷却特性研究哈尔滨工业大学学报,基金国防预研基金探讨涡轮叶顶喷气冷却特性研究与流固耦合有机融合流体力学论文壁面的对流换热更加均匀高导热系数材料与合金材料相比,分布基本致,同时从图和图中看出其无量纲温度分布及数值差异也不明显合金材料的导热系数由图可得在⋅左右......”

8、“.....因此在定条件下,导热系数超过数值时,其对固体温度分布和壁面对流换热的影响基本不变图不同导热系数展向对比结论本文针对涡轮凹槽叶顶顶部喷气冷却,考虑固体材料物性,耦合凹槽叶顶流动与传热特性,采用流固耦合计算方法,分析研究了吹风比冷却孔倾斜角进气角以及固体导热系数对叶顶凹槽内泄漏流区域后移,高吹风比时泄漏流完全被压向两侧形成更加靠近间隙出口的长条状换热区图吹风比对凹槽间隙流动传热的影响图分别给出了耦合和等壁面温度下凹槽壁面沿流向的展向平均努赛尔系数分布如图所示,随着吹风比的增加,凹槽底部壁面峰值减小,分布更加均匀,说明冷却气体覆盖范围更广大吹风比对第条肋侧壁面有较好的冷却效果,冷却气体对近第条肋区域几乎没有影响如图所示,等壁面温度条件下,各吹风比下展向平均努赛尔系数分布趋势与耦合计算结果基本致,但在第条肋侧壁面位置......”

9、“.....气流对流换热的强弱几乎没有影响图进步对比了同基体材料是否带有型涂层覆盖定厚度的低导热系数材料对无量纲温度分布的影响,带有涂层材料的无量纲温度分布与不带涂层基本致,但整体数值降低图固体中截面带涂层与不带涂层无量纲温度分布云图图给出了上述不同导热系数材料凹槽壁面沿流向的展向努塞尔系数分布低导热系数材料有效降低了凹槽肋条顶部及凹槽底部孔后区域的,同时也定程度上阻碍了冷却气体向第条肋侧壁面传热,整体上低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得回流流体在靠近壁面处形成了冲击,导致第条肋侧壁面数有所增大如图所示,当时,箭头指示的冷却气体高速流体有效阻挡了泄漏流回流冲击壁面,有效降低了侧壁面数如图所示,当存在喷射效应时,冷却气流有效改善了凹槽第条肋顶部区域的换热......”

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