机匣内部环腔结构冲击换热特性研究

发布时间：2021-09-24 12:50

　　航空发动机涡轮机匣内部空气流道结构异常复杂,呈现出突扩、突缩、障碍凸起、凹槽及冲击射流等局部特征。这些局部复杂结构（尤其是冲击射流结构）使机匣内部换热呈现出强烈的局部特征,因此需要针对这些局部结构开展换热特性研究。本文以机匣内部环腔结构为对象,采用实验研究与数值模拟相结合的方法,分析了不同冲击雷诺数下相对冲击高度、相对周向孔间距、冲击角度、冲击孔排数、冲击孔排布方式、初始横流以及周向泄漏对冲击靶面的换热特性的影响,在所研究的参数范围内得出以下结论:（1）对于本文研究的所有结构,冲击靶面上的换热强度随冲击雷诺数的增大而增强。（2）相对冲击高度为3时冲击靶面上滞止区的换热强度在3种结构中最强;相对冲击高度为9时冲击靶面上的平均换热强度最强。（3）冲击孔相对周向孔间距越小,冲击孔周向排布越密集,冲击靶面上的平均换热强度越强;冲击孔排数越多,冲击孔轴向排布越密集,冲击靶面上的平均换热强度越强。（4）冲击孔叉排时所对应的冲击靶面上的平均换热强度要比顺排时强。（5）初始横流的加入可以增强冲击靶面上的换热强度,并且同一冲击雷诺数下横流流量比越大,冲击靶面上的整体换热强度越强;周向泄漏的存在会削弱冲击... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究综述
        1.2.1 单孔射流冲击换热
        1.2.2 多孔射流冲击换热
    1.3 本文研究内容
第二章 机匣内部环腔结构冲击换热特性实验系统
    2.1 实验系统
        2.1.1 气源
        2.1.2 加热器
        2.1.3 直流稳压电源
        2.1.4 测量系统
    2.2 实验段
    2.3 实验件
    2.4 实验参数和工况
        2.4.1 实验参数
        2.4.2 实验工况
    2.5 实验方法与过程
        2.5.1 实验方法
        2.5.2 实验过程
    2.6 本章小结
第三章 机匣内部环腔结构冲击换热特性实验结果及分析
    3.1 各种对比下冲击靶面上的温度分布
        3.1.1 相对冲击高度对冲击靶面温度分布的影响
        3.1.2 冲击角度对冲击靶面温度分布的影响
        3.1.3 相对周向孔间距对冲击靶面温度分布的影响
        3.1.4 冲击孔排数对冲击靶面温度分布的影响
        3.1.5 冲击孔排列方式对冲击靶面温度分布的影响
        3.1.6 初始横流对冲击靶面温度场分布的影响
        3.1.7 周向泄漏对冲击靶面温度分布的影响
    3.2 各种几何参数下冲击靶面的对流换热系数实验结果及分析
        3.2.1 冲击雷诺数对对流换热系数的影响
        3.2.2 相对冲击高度对对流换热系数的影响
        3.2.3 冲击角度对对流换热系数的影响
        3.2.4 相对周向孔间距对对流换热系数的影响
        3.2.5 冲击孔排数对对流换热系数的影响
        3.2.6 冲击孔排列方式对对流换热系数的影响
        3.2.7 初始横流对对流换热系数的影响
        3.2.8 周向泄漏对对流换热系数的影响
    3.3 实验误差分析
    3.4 本章小结
第四章 机匣内部环腔结构冲击换热特性数值研究
    4.1 计算模型
    4.2 控制方程
    4.3 湍流模型
    4.4 网格划分
        4.4.1 网格独立性
        4.4.2 网格划分
    4.5 计算方法及边界条件的设置
    4.6 数值结果及分析
        4.6.1 冲击腔内部流场分析
        4.6.2 冲击雷诺数对冲击靶面换热特性的影响
        4.6.3 相对冲击高度对冲击靶面换热特性的影响
        4.6.4 冲击角度对冲击靶面换热特性的影响
        4.6.5 冲击孔排列方式对冲击靶面换热特性的影响
        4.6.6 初始横流对冲击靶面换热特性的影响
        4.6.7 周向泄漏对冲击靶面换热特性的影响
    4.7 计算结果及实验结果对比
    4.8 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3407783