彎折肋化通道流動傳熱的數(shù)值和實驗研究.pdf

1、國內(nèi)外針對單排肋化通道和回轉(zhuǎn)通道換熱特性進(jìn)行了大量的實驗與數(shù)值研究，揭示了通道形狀，肋排布等因素對換熱特性，壓力損失的影響規(guī)律。為了研究彎折肋化通道的流動和換熱特性，以某型航空發(fā)動機渦輪葉片為基礎(chǔ)，對其內(nèi)冷通道進(jìn)行簡化，得出本研究所用基礎(chǔ)模型，通過改變通道的進(jìn)口雷諾數(shù)，流量分配，以及肋的排布，來研究彎折通道的流動與強化換熱特性變化。
　　通過對五個實驗?zāi)Ｐ?，每個模型五種不同進(jìn)口雷諾數(shù)進(jìn)行實驗獲得了每個模型各種工況下沿程各節(jié)點的靜壓

2、、壁溫、氣流溫度，研究表明，氣流經(jīng)過幾個肋的擾流后，對流換熱系數(shù)才能達(dá)到最大。在雷諾數(shù)為3800～22900時，出口1的出流越少，其下游的換熱效果越好。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合得到了沿通道的努塞爾數(shù)與進(jìn)口雷諾數(shù)的準(zhǔn)則關(guān)系式及壓力損失系數(shù)與進(jìn)口雷諾數(shù)的準(zhǔn)則關(guān)系式。
　　通過數(shù)值模擬，進(jìn)一步分析彎折肋化通道的流場，溫度場及換熱分布。在通道內(nèi)部30度到90度范圍內(nèi)選取五組不同的肋角度進(jìn)行數(shù)值計算，得到每個模型壁面的溫度，壓力損失系數(shù)，對流換熱系

3、數(shù)，努塞爾數(shù)分布，研究表明在相同的邊界條件下，肋角度越小，壓力損失系數(shù)增大越慢，流動損失越小。在斜肋中，肋片沿來流側(cè)與側(cè)壁成鈍角一側(cè)的對流換熱系數(shù)高于成銳角一側(cè)的對流換熱系數(shù)，且隨著肋角度的減小兩側(cè)的差別越來越大在最右側(cè)通道中由于右側(cè)出流孔的存在使得通道右側(cè)的對流換熱系數(shù)明顯高于左側(cè)。30°～70°肋均具有較好的對流換熱效果。綜合考慮以上因素，雖然肋角度越小，流動損失越小，但是通道兩側(cè)換熱不均的情況隨肋角度的減小而愈發(fā)嚴(yán)重，因此不宜采用

4、肋角度過小的方案。
　　在s/h=3到s/h=14的范圍內(nèi)，選取8種不同的節(jié)距s，進(jìn)行數(shù)值計算，得到每個模型壁面的溫度、壓力損失系數(shù)、對流換熱系數(shù)、努塞爾數(shù)分布，研究表明若/sh過?。?5sh￡），由于肋間距太小，肋間的旋渦結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，主流與壁面無再接觸點，旋渦與主流只有靠擴(kuò)散進(jìn)行動量和能量交換。相反，在過大的s/h下。主流在脫離區(qū)后沒有及時得到新的擾動而使熱邊界層重新建立起來并逐步增厚。當(dāng)s/h在大于5到小于10的范圍內(nèi)變動時