舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

发布时间：2021-07-22 18:27

　　针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

流体网络示意图

图3给出了采用参数化方法生成的叶身结构化网格及通道肋网格,从图中可以看出整体网格分布较均匀,叶身与通道肋交界面网格一一对应,保证了良好的热通量守恒,由于方案设计是概念化设计,忽略了通道肋角度在铸造时的相互干涉问题,但并不影响叶片的传热设计。图3 结构化网格

图2 多维耦合设计流程图图4给出了叶片的流体网络图,(a)表示主要换热及流通元件的网络连接关系,(b)给出了气膜孔、通道连接孔及顶部出气孔与主干网络节点的连接关系。共包含 71个单元、63个节点。图5给出了网络单元与叶身的几何拓扑关系,拓扑关系图建立了叶身网格与流体网络单元的热耦合关系。

【参考文献】：
期刊论文
[1]叶片外换热计算程序STAN5收敛性改进[J]. 娄德仓.  燃气涡轮试验与研究. 2012(03)
[2]流体网络法在发动机空气冷却系统设计中的应用[J]. 陶智,侯升平,韩树军,丁水汀,徐国强,吴宏伟.  航空动力学报. 2009(01)
[3]高压涡轮导叶内冷通道流动特性计算分析[J]. 郭文,吉洪湖,蔡毅,刘波.  航空动力学报. 2005(05)
[4]GMRES算法在二维定常无粘流计算中的应用[J]. 宁方飞,徐力平.  计算物理. 2000(05)



本文编号：3297666