双排孔射流气膜冷却叠加特性研究

论文摘要

气膜冷却是高压涡轮叶片中应用最普遍、最重要的冷却方式之一。气膜孔中的逆向孔由于射流角度特殊,相较于传统顺向射流具有展向覆盖面积大的优点。实际应用时气膜孔多是成排出现,有必要研究含逆向射流孔排的气膜冷却叠加特性。数值模拟研究了上游顺向射流+下游顺向射流、上游逆向射流+下游逆向射流、上游顺向射流+下游逆向射流和上游逆向射流+下游顺向射流4种孔排组合对气膜冷却效率和换热系数的影响。吹风比的变化范围为0.3-1.4。结果表明,逆向射流气膜孔出口处的回流涡强化了气膜展向扩散,吹风比越大,强化效果越明显。孔排间距为12倍气膜孔直径,吹风比为1.4时,与顺向射流+顺向射流组合结构的叠加区气膜冷却效率相比:上游顺向射流+下游逆向射流组合结构展向平均气膜冷却效率提高17%233%;逆向射流+逆向射流组合结构展向平均气膜冷却效率提高0410%;上游逆向射流+下游顺向射流组合展向平均气膜冷却效率提高16%70%。随着吹风比增大,各组合换热系数均逐渐增大。逆向射流气膜孔附近换热系数在各吹风比下均高于顺向射流。顺向射流附着于表面时,换热系数较小,射流开始分离时换热系数增大。吹风比为1.4时,射流叠加区域:逆向射流+逆向射流组合、顺向射流+逆向射流组合,展向平均换热增强系数维持在了1.2以上;在肾形涡的作用下顺向射流+顺向射流组合,展向平均换热增强系数在主流流动方向逐渐高于其他组合,高出换热增强系数最低的逆向射流+顺向射流组合约7%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 航空发动机冷却技术
•   1.3 叶片气膜冷却技术简介
•   1.4 本文主要内容及创新点
• 第2章 数值模拟方法
•   2.1 前言
•   2.2 控制方程
•   2.3 湍流模型
•   2.4 计算模型
•     2.4.1 计算模型的几何域及网格划分
•     2.4.2 计算策略的验证
•   2.5 边界条件和参数定义
• 第3章 双排孔射流组合方式对气膜冷却效率的影响
•   3.1 前言
•   3.2 顺向射流与逆向射流流场及温度场对比
•   3.3 孔排组合对下游流场和温度场的影响
•   3.4 双排孔射流气膜冷却效率分析
•     3.4.1 气膜冷却效率分布及对比
•     3.4.2 平均气膜冷却效率及对比
•   3.5 本章小结
• 第4章 双排孔射流换热特性研究
•   4.1 前言
•   4.2 双排孔射流换热系数分布
•   4.3 双排孔射流换热增强系数特点
•     4.3.1 不同位置换热增强系数对比
•     4.3.2 展向平均换热增强系数
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高志阳

导师: 李广超,邓明春

关键词: 气膜冷却,气膜冷却效率,换热系数,逆向射流,数值模拟

来源: 沈阳航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 沈阳航空航天大学

分类号: V211.4

DOI: 10.27324/d.cnki.gshkc.2019.000048

总页数: 56

文件大小: 5881K

下载量: 64