帶去旋系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)流動(dòng)和換熱的數(shù)值研究.pdf

1、渦輪是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中重要承力部件和高溫部件?，F(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能不斷提高,其一個(gè)主要途徑就是提高了渦輪前燃?xì)鉁囟?。而愈?lái)愈高的渦輪前溫度對(duì)渦輪部件的冷卻方式和冷卻結(jié)構(gòu)提出了越來(lái)越高的要求。因此,要提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能,延長(zhǎng)其使用壽命,必須深入研究不同冷卻方式和冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪部件的冷卻效果。
　　 本文采用數(shù)值模擬的分析方法對(duì)帶去旋系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。計(jì)算模型采用均勻和非均勻相結(jié)合的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,為滿足Ek

2、man邊界層特點(diǎn),在靠近轉(zhuǎn)盤表面采用了間距遞增的邊界層網(wǎng)格。具體研究的的內(nèi)容有:(1)運(yùn)用不同湍流模型對(duì)典型的流動(dòng)換熱實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)值模擬,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,選取合適的湍流模型:(2)運(yùn)用選好的湍流模型對(duì)轉(zhuǎn)盤上帶去旋孔的旋轉(zhuǎn)盤腔開(kāi)展數(shù)值模擬,研究了不同的去旋角、去旋孔個(gè)數(shù)、盤腔間距、去旋孔徑向位置、去旋孔軸向夾角、冷氣無(wú)量綱流量及旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)條件下,盤腔內(nèi)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和轉(zhuǎn)盤表面努賽爾數(shù)分布；(3)通過(guò)三維數(shù)值模擬,將轉(zhuǎn)

3、盤上帶去旋孔的共轉(zhuǎn)盤腔與靜盤上帶預(yù)旋孔的轉(zhuǎn)一靜盤腔以及無(wú)切向速度分量的共轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)靜盤腔進(jìn)行盤腔內(nèi)流動(dòng)以及各物理量的對(duì)比；(4)針對(duì)外圍屏上帶去旋噴嘴的徑向內(nèi)流旋轉(zhuǎn)盤腔,模擬了轉(zhuǎn)速比、冷氣流量以及旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)對(duì)盤腔內(nèi)流動(dòng)換熱的影響。
　　 計(jì)算結(jié)果表明:盤腔內(nèi)總壓降系數(shù)隨去旋孔個(gè)數(shù)的增多而減小,隨去旋角的增大而減小。去旋孔個(gè)數(shù)越少、旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)越大、冷氣流量越大,則換熱效果越強(qiáng)；葉片冷卻空氣進(jìn)氣孔的出流溫度隨旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)的減小、冷氣流量和