叶片高阻塞比粗糙肋通道流动换热特性研究

发布时间：2020-12-30 13:20

　　随着航空发动机涡轮前进口温度的提高,涡轮叶片承受的热负荷愈加严重,亟需采取有效的冷却措施对叶片进行热防护。粗糙肋通道是涡轮叶片广泛采用的内部冷却结构,对于涡扇等大型航空发动机,叶片粗糙肋通道的阻塞比一般小于0.1,而对于涡桨或涡轴等中小型航空发动机,其内部粗糙肋通道的阻塞比一般在0.15以上,高阻塞比粗糙肋通道的流动换热特性与低阻塞比时差别较大。为了获得高阻塞比粗糙肋通道流动和换热特性的变化规律,本文设计了异形和矩形两种横截面的通道,分别采用实验和数值模拟的方法研究了无量纲几何参数和进口雷诺数对流动和换热特性的影响。无量纲几何参数包括阻塞比e/d、肋倒角-肋高比r/e、肋宽-水力直径比w/d和通道截面宽高比L/W。通过研究得出如下结论:（1）阻塞比e/d对换热特性的影响最为显著,随阻塞比的增大,异形和矩形通道壁面的平均努塞尔数比均显著增大,且在高阻塞比时表现更为明显;（2）肋倒角-肋高比r/e对换热特性的影响最为微弱,随着肋倒角-肋高比的增大,矩形通道有肋侧和无肋侧、异形通道有肋侧的平均努塞尔数比略有下降,异形通道无肋侧和前缘则先略有增加后小幅减小;（3）对于异形通道,过大或过小的肋宽... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

涡轮叶片冷却方式

南京航空航天大学硕士学位论文了密集排列肋的优越性。在某些情况下，全局换热系数与底板表面的局部换热系数呈现出不同的趋势，这表明，旋转所导致的肋换热特性的变化可能决定了全局换热系数，肋间距较小时，这种趋势可能更加强烈，因为此时肋的表面面积占总体换热面积的一大部分。

南京航空航天大学硕士学位论文了密集排列肋的优越性。在某些情况下，全局换热系数与底板表面的局部换热系数呈现出不同的趋势，这表明，旋转所导致的肋换热特性的变化可能决定了全局换热系数，肋间距较小时，这种趋势可能更加强烈，因为此时肋的表面面积占总体换热面积的一大部分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高阻塞比肋化通道对流换热特性实验研究[J]. 周明轩,薛树林,贺宜红,李维,杨卫华.  推进技术. 2018(02)
[2]温度比对旋转直肋双通道换热特性的影响研究[J]. 崔欣超,邓宏武,李洋,田淑青.  推进技术. 2016(11)
[3]高旋转数下直肋U型方通道的换热特性研究[J]. 冯晓星,田淑青,邓宏武,李洋.  推进技术. 2016(03)
[4]高旋转数下带肋回转通道的换热特性[J]. 张洪,田淑青,邓宏武,李洋.  航空动力学报. 2016(02)
[5]高旋转数下不同通道转角带肋回转通道的换热特性[J]. 王辉,田淑青,邓宏武.  航空动力学报. 2015(10)
[6]旋转带肋回转通道换热实验研究[J]. 赵曙,朱惠人,郭涛,许都纯,张丽.  推进技术. 2015(06)
[7]出流孔位置对带肋矩形通道换热特性的影响[J]. 张宗卫,朱惠人,王振伟,郭涛.  推进技术. 2011(04)
[8]带90°肋和双排出流孔通道换热特性的实验[J]. 郭涛,朱惠人,许都纯.  航空动力学报. 2010(10)
[9]曲面红外测温方向性误差分析与修正方法[J]. 常国强,常海萍,王寅会,单学庆.  航空动力学报. 2010(02)
[10]内冷通道带肋和出流孔壁面的换热研究[J]. 苏福彬,朱惠人,郭涛,许都纯.  航空动力学报. 2009(07)

硕士论文
[1]涡轮叶片梯形通道冷却结构及其传热性能研究[D]. 任小萍.西安工程大学 2017
[2]带肋及气膜孔的矩形通道流阻和换热研究[D]. 李广超.西北工业大学 2006



本文编号：2947711