气膜孔进气效应对冷却性能影响研究

发布时间：2023-09-02 12:46

　　本文针对不同次流进气方式对气膜冷却整体流场和冷却特性的影响进行了研究。主要研究内容和相关结论如下:首先,针对横向进气下平板气膜冷却进行了数值模拟方法的模型实验验证,通过圆柱形气膜孔横流进气模型实验对计算方法进行了验证,结果表明,横向进气下气膜绝热却效率的分布与变化规律的数值模拟结果与实验结果基本吻合。然后,针对容腔进气、正向进气、反向进气、横流进气等四种不同进气方式对平板气膜冷却特性进行了数值模拟研究,研究发现次流进气方式改变时,会导致气膜孔内部流场发生改变,进而改变冷却空气射流与主流的相干性;气膜孔长径比的增加和横流-射流密流比的增加均会促使气膜出口射流在下游处的抬升,导致气膜与壁面发生脱离;在横向进气下,扇形气膜孔出流的偏移方向与同工况下圆柱形气膜孔的偏转方向相反。进气方式的改变对于圆柱形气膜孔的冷却效率有较大的影响,其中横向进气和正向进气使低长径比和低横流-射流密流比情况下的气膜冷却效果相对容腔进气方式有所改善;对于扇形气膜孔,在高吹风比下,正向进气只在低长径比和低横流-射流密流比造成冷却效果相对提升。圆柱形气膜孔的流量系数随着长径比和横流-射流密流比的增加而降低;扇形气膜孔流量...

【文章页数】：111 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 国内外研究现状
        1.2.1 平板气膜冷却
        1.2.2 不同进气方式下的气膜冷却
        1.2.3 涡轮叶片处的气膜冷却
    1.3 本文研究内容
第二章 数值计算方法与实验验证
    2.1 数值计算方法
        2.1.1 基本控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 参数定义
    2.2 实验系统
        2.2.1 实验系统
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 实验模型
        2.2.4 实验测量和数据处理
    2.3 物理模型简介
    2.4 湍流模型验证
    2.5 网格独立性
    2.6 数值模拟与实验数据对比
第三章 气膜孔进气效应对平板气膜冷却性能影响的数值研究
    3.1 计算模型简介
        3.1.1 边界条件的设置
    3.2 不同进气方式对圆柱形气膜孔的影响
        3.2.1 气膜孔内流场
        3.2.2 气膜孔下游流场
        3.2.3 气膜绝热冷却效率
        3.2.4 流量系数
    3.3 不同进气方式对扇形气膜孔的影响
        3.3.1 气膜孔内流场
        3.3.2 气膜孔下游流场
        3.3.3 气膜绝热冷却效率
        3.3.4 流量系数
    3.5 本章小结
第四章 气膜孔进气效应对涡轮叶片冷却性能影响的数值研究
    4.1 数值计算方法
        4.1.1 物理模型简介
        4.1.2 湍流模型验证
        4.1.3 边界条件
        4.1.4 网格独立性
        4.1.5 参数定义
    4.2 涡轮叶片吸力面处的计算结果
        4.2.1 流场
        4.2.2 气膜绝热冷却效率
    4.3 涡轮叶片压力面处的计算结果
        4.3.1 流场
        4.3.2 气膜绝热冷却效率
    4.4 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究内容总结
        5.1.1 气膜孔进气效应对平板气膜冷却性能影响的数值研究
        5.1.2 气膜孔进气效应对涡轮叶片冷却性能影响的数值研究
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文



本文编号：3845227