U型冷卻通道內(nèi)部的流動(dòng)換熱特性研究.pdf

1、伴隨著燃機(jī)透平工作溫度越來(lái)越高，為了對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行給予保證，內(nèi)部冷卻便成為燃?xì)廨啓C(jī)高溫渦輪葉片的不可或缺的冷卻方式之一。內(nèi)部冷卻需要在葉片內(nèi)部布置大量的冷卻通道，U型通道作為葉片內(nèi)部冷卻通道的基本單元，既包括單通道的流動(dòng)換熱特征，又具有多通道的復(fù)雜性，是研究葉片內(nèi)部冷卻通道的理想模型。而且U型通道內(nèi)部擾流結(jié)構(gòu)的引入使流體的流動(dòng)更為復(fù)雜，給其內(nèi)部的流動(dòng)傳熱特性帶來(lái)十分大的影響。因此，掌握U型通道內(nèi)部的流動(dòng)傳熱機(jī)理、分析不同擾流結(jié)構(gòu)對(duì)

2、U型通道流動(dòng)換熱特性的影響，不僅對(duì)燃機(jī)透平冷卻技術(shù)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，還可以為未來(lái)新型冷卻通道的設(shè)計(jì)及數(shù)值分析奠定一定基礎(chǔ)。
　　本文以某U型冷卻通道為研究對(duì)象，利用數(shù)值模擬方法對(duì)其流動(dòng)傳熱機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)地研究。并在U型通道中加入不同的擾流結(jié)構(gòu)，分析其對(duì)U型通道的傳熱系數(shù)及流動(dòng)損失帶來(lái)的影響，具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　1.以某實(shí)驗(yàn)用U型冷卻通道為基準(zhǔn)，建立相同尺寸的數(shù)值模型。針對(duì)目前常用的雷諾平均N-S方程方法的計(jì)算能力與

3、效果進(jìn)行全面的評(píng)估，為U型冷卻通道流動(dòng)及換熱特性的研究提供可靠的數(shù)值模擬方法。
　　2.利用標(biāo)準(zhǔn)k??模型對(duì)某帶肋U型通道的流動(dòng)換熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬，并將其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行全面的比較，進(jìn)一步分析其流動(dòng)換熱機(jī)理。
　　3.將原有模型的擾流結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，同時(shí)將肋片和凹坑兩種擾流結(jié)構(gòu)引入到U型通道中，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值研究。通過(guò)對(duì)帶不同結(jié)構(gòu)的U型通道的流動(dòng)換熱特性進(jìn)行分析，分別得出肋片及凹坑的強(qiáng)化換熱機(jī)理以及對(duì)流體產(chǎn)生的阻力損失情