双腔室模型中扰流柱对冲击冷却的影响

发布时间：2017-11-05 07:25

本文关键词：双腔室模型中扰流柱对冲击冷却的影响

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【摘要】：随着燃气轮机功率的不断提高，透平的入口温度也随之提高，这就意味着燃气轮机燃烧室过渡段等高温部件承受的温度越来越高，以目前耐高温材料的研究发展来看与燃气轮机功率的提高两者非常不平衡，因此燃气轮机过渡段等高温部件的冷却技术急需改进，目前，对于燃气轮机过渡段中冷却方式多为冲击冷却，而在涡轮叶片的冷却方式中扰流冷却也得到了广泛的应用。因此本文根据以上两种不同的冷却方式，在燃气轮机不同高温部件的冷却效率研究的基础上，提出了在冲击冷却过程中通过设计带有半柱形的扰流柱的结构来研究扰流柱对冲击冷却的影响。文中所用模型是对燃气轮机过渡段的结构进行修改，得到了简化的双腔室模型；同时在其冷却腔结构内添加扰流柱，通过分析该过渡段结构的流场、热场以及压力场分布来研究扰流柱的参数对冲击冷却的影响，主要内容有：首先，为了研究扰流柱的直径对单一的空气冲击冷却的影响，本文建立三种不同直径大小的扰流柱模型，通过在FLUENT软件中选择Realizable k湍流模型来进行仿真模拟，对仿真结果进行流场热场耦合分析，根据分析的结果得到扰流柱的直径越大对单一的空气冲击冷却效果影响越好，可很大程度地提高单一的空气冷却效率。其次，在对扰流柱直径的研究中得到了对单一空气冲击冷却的冷却效率增强最大的模型的基础上，通过改变扰流柱与冲击冷却孔的间距来研究不同孔柱间距下，来研究扰流柱间距对单一空气冲击冷却的影响，结果表明孔柱间距越大其冷却效果并不一定越好。最后，针对两种不同结构的模型研究扰流柱对液滴/空气复合冲击冷却的作用，，采用FLUENT软件中的离散相模型进行模拟仿真，发现添加扰流柱结构的模型能够对液滴的速度方向起到改变作用，可以增强液滴/空气复合冲击冷却效果。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK471

【参考文献】

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