带导流板的冲击/气膜流动与换热特性研究

发布时间：2022-12-09 06:52

　　本文以航空发动机燃烧室火焰筒冷却技术为背景,针对f型和t型两类带导流板的冲击/气膜冷却结构开展了实验研究,分析了吹风比M、温度比TR、热流进口湍流度Tu、冲击间隙比z_n/d、冲击孔展向间距比y_n/d、冲击孔流向间距x_n/d、导流板形状（三角形横截面与长方形横截面）、冲击孔孔径d等流动和几何参数对冲击/气膜流场结构和综合冷效的影响规律。此外,通过数值模拟方法研究了克努森数Kn、热流湍流度Tu、吹风比M、密度比DR、速度比VR、温度比TR等无量纲量对冲击/气膜流场结构的影响规律。首先根据相似原理放大尺寸的冲击/气膜结构,采用PIV对放大结构开展了流场实验研究。研究结果表明:吹风比的增加能够狭缝下游近壁卷吸涡向下游移动,减少了热气流卷吸到壁面的情况,但另一方面,导流板端部涡变强使得剪切层内掺混增加;温度比（0.73~0.91）对冲击/气膜过孔截面的流场结构无显著影响;湍流度的增加使得冲击/气膜结构剪切层内掺混增加,狭缝出口的卷吸现象提前发生;冲击间隙增大使狭缝出口下游卷吸涡尺寸增大,气膜层厚度增加,近壁气流与壁面的分离效果变强... 

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 火焰筒冷却研究综述
        1.2.1 火焰筒冷却技术发展
        1.2.2 带导流板的冲击/气膜冷却
        1.2.3 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 冲击/气膜流场测量方法研究
    2.1 冲击/气膜流场测试手段
    2.2 冲击/气膜流场相似研究
        2.2.1 相似理论介绍
        2.2.2 冲击/气膜流场相似方法
        2.2.3 实验参数的确定
    2.3 本章小结
第三章 冲击/气膜流场实验研究
    3.1 实验方案
        3.1.1 实验系统
        3.1.2 PIV测量系统
        3.1.3 实验工况
        3.1.4 参数定义
        3.1.5 测量误差与不确定度分析
    3.2 f型冲击/气膜流场分析
        3.2.1 吹风比的影响
        3.2.2 温比的影响
        3.2.3 冲击间隙的影响
        3.2.4 冲击孔展向间距的影响
        3.2.5 导流环形状对影响
    3.3 t型冲击/气膜流场分析
        3.3.1 热流湍流度的影响
        3.3.2 t型和f型冲击/气膜流场对比分析
        3.3.3 吹风比的影响
        3.3.4 温比的影响
        3.3.5 冲击间隙的影响
        3.3.6 冲击孔展向间距的影响
        3.3.7 导流环形状的影响
    3.4 本章小结
第四章 冲击/气膜流场数值模拟
    4.1 数值模拟方法
        4.1.1 物理模型及边界条件
        4.1.2 网格划分及独立性验证
        4.1.3 控制方程
        4.1.4 计算参数设置
        4.1.5 湍流模型选择
    4.2 无量纲参数对流场影响
        4.2.1 参数定义及计算工况
        4.2.2 结果分析
    4.3 本章小结
第五章 冲击/气膜综合冷效实验研究
    5.1 实验方案
        5.1.1 实验系统
        5.1.2 实验工况
        5.1.3 参数定义
        5.1.4 不确定度分析
    5.2 f型冲击/气膜流场分析
        5.2.1 吹风比的影响
        5.2.2 冲击间隙比的影响
        5.2.3 冲击孔展向间距比的影响
        5.2.4 冲击孔流向间距的影响
        5.2.5 经验公式整理
    5.3 t型冲击/气膜流场分析
        5.3.1 吹风比的影响
        5.3.2 冲击间隙比的影响
        5.3.3 冲击孔展向间距比的影响
        5.3.4 孔径的影响
        5.3.5 经验公式整理
    5.4 t型和f型冲击/气膜综合冷效对比分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]微尺度流动研究中的几个问题[J]. 陶然,权晓波,徐建中.  工程热物理学报. 2001(05)
[2]冲击加多斜孔双层壁冷却方式气膜绝热温比研究[J]. 许全宏,张宝华,林宇震,刘高恩.  航空动力学报. 2000(04)
[3]冲击粗糙壁面复合冷却实验研究[J]. 张净玉,常海萍.  航空动力学报. 2001(04)
[4]加速发展我国航空发动机事业[J]. 刘大响.  燃气涡轮试验与研究. 2000(03)
[5]流场测试技术及其在离心泵中的应用进展[J]. 袁建平,袁寿其,何志霞.  水泵技术. 2003(02)
[6]密度差和速度比对单排孔气膜冷却效率的影响[J]. 李丽,彭晓峰,王补宣.  航空动力学报. 2007(09)
[7]冲击+逆向对流+气膜冷却传热特性的研究[J]. 宋双文,杨卫华,胡好生,张靖周.  航空动力学报. 2007(09)
[8]Micro-PIV技术-粒子图像测速技术的新进展[J]. 王昊利,王元.  力学进展. 2005(01)
[9]动量比对涡轮叶片气膜孔流量系数的影响[J]. 邓明春,朱惠人,李冰,许都纯.  燃气涡轮试验与研究. 2006(01)
[10]平板气膜冷却孔下游湍流场的试验研究[J]. 梁俊宇,孟宝宝,康顺,翟丽娜.  动力工程学报. 2012(06)

博士论文
[1]冲击—致密微孔浮动壁火焰筒冷却研究[D]. 李彬.南京航空航天大学 2008

硕士论文
[1]基于某型燃烧室多种冷却方案对比分析[D]. 李季.南京航空航天大学 2016
[2]某型三级旋流燃烧室的冲击/气膜冷却方案研究[D]. 王菲.南京航空航天大学 2013
[3]带有初始横流的狭小空间内冲击冷却特性研究[D]. 解建恒.南京航空航天大学 2009



本文编号：3715054