复杂带肋通道内脉动蒸汽流强化换热研究及流动分析

发布时间：2024-01-29 07:43

　　随着当今社会的不断发展,各个领域对设备工作效率的要求也有了一定的提高,致使很多设备的工况温度也随之而增高,甚至超过了相应的金属材料自身的耐热温度,最显著的例子就是燃气轮机的叶片在远远高于叶片金属材料熔点的温度下进行着工作,因此冷却的存在非常的必要。肋片的扰流特性引导涡的形成强化换热,并且加大了与冷却介质的接触面的面积;蒸汽流较空气更好的性能以及对工作条件的辅助效应亦具有优化换热效果;脉动的引入增大流动的湍流度以及弱化边界层的效应强化换热等等的优势对研究燃气轮机的叶片内冷具有重要的指导意义。本文基于燃气轮机的叶片的工作情况,针对叶片在高温流体的环境下,冷却能力的不足限制了燃气轮机整体的工作能力提高的问题,建立了叶片内冷通道的简化模型,对简化带肋通道得到的模型进行了冷却换热的数值模拟,以脉动蒸汽的强化换热为主,对比分析了强化换热的能力以及相关的原因。为此,对比研究了不同的冷却介质对带肋矩形通道的强化换热效果;研究了雷诺数对换热以及流动的情况的影响;对比研究了不同的通道肋角度对换热以及流动情况的影响;对比研究了脉动情况下不同的频率和振幅对换热以及流动情况的影响;设置相应的测点,分析研究通道在...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 叶片内通道冷却技术的研究进展及现状
    1.3 目前研究中的不足
    1.4 本文主要工作
第二章 理论基础
    2.1 物理模型的建立
    2.2 网格划分及边界条件
        2.2.1 网格划分
        2.2.2 边界条件的设定
    2.3 方程的离散
        2.3.1 通用控制方程离散
        2.3.2 动量方程的离散
        2.3.3 数据处理方法
    2.4 数值模拟方法及软件
    2.5 本章小结
第三章 带肋通道稳态换热数值模拟
    3.1 模型的建立与网格划分
    3.2 边界条件
    3.3 模拟结果分析
    3.4 本章小结
第四章 蒸汽脉动流冷却带肋通道数值模拟
    4.1 瞬态模拟基础
        4.1.1 脉动简介
        4.1.2 计算模型及网格
    4.2 模拟条件的设定
    4.3 模拟结果分析
        4.3.1 模拟验证
        4.3.2 瞬态和稳态对比
        4.3.3 频率和振幅研究
        4.3.4 测点分析
    4.4 本章小结
第五章 冷却系统试验方案设计
    5.1 试验系统的整体设计
        5.1.1 设计预期实现功能以及目标
        5.1.2 试验系统的原理
    5.2 试验系统的相关参数
    5.3 试验台搭建相关工作
        5.3.1 试验台设计及初步准备工作
        5.3.2 试验系统各部分的设计
        5.3.3 试验系统设计特点
    5.4 试验系统目前进行的情况及后续工作
        5.4.1 试验系统搭建目前情况
        5.4.2 后续工作安排
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究总结
    6.2 目标前景展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3887920