旋轉(zhuǎn)擾流冷卻通道溫度均勻性及換熱的研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)作為一種高新技術(shù)密集型裝備，在發(fā)電、船舶、航空等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。作為其設(shè)計(jì)中的一環(huán)，渦輪部件的傳熱設(shè)計(jì)水平直接制約燃?xì)廨啓C(jī)總體效率所能達(dá)到的極限。因此發(fā)展渦輪葉片的換熱技術(shù)對強(qiáng)化換熱、提高能源利用率有重要的意義。擾流冷卻作為一種強(qiáng)化換熱的手段，已證明是一種能有效的降低葉片溫度、延長工作壽命的方法。而降低溫度的同時若能削弱旋轉(zhuǎn)附加力對換熱造成的不利因素，提高擾流冷卻在傳熱中溫度分布的均勻性，將有利于減小葉片自身熱應(yīng)力，進(jìn)一步提高工

2、作可靠性。因而很有必要在這一方面開展研究工作。
　　本文研究了旋轉(zhuǎn)及靜止態(tài)下直通道及U形通道中進(jìn)口雷諾數(shù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)、旋轉(zhuǎn)方向、肋排布形式、肋角度等參數(shù)變化對通道換熱的影響；研究了旋轉(zhuǎn)附加力對流動的干涉作用；使用努塞爾數(shù)、流阻、綜合換熱系數(shù)、溫度均勻性、當(dāng)量應(yīng)力等參數(shù)對各研究方案做出評價。
　　在直通道中，通過調(diào)整肋角度改變肋誘導(dǎo)的二次流可以改善哥氏力導(dǎo)致前緣側(cè)換熱差的現(xiàn)象，當(dāng)肋方向和來流夾角α=45°時效果最佳。在α=45°通

3、道旋轉(zhuǎn)方向角β<90°時能有效降低哥氏力造成的前緣換熱造成的不利影響；β>90°時前緣側(cè)換熱惡化，總體換熱能力降低。肋角度及旋轉(zhuǎn)方向角對溫度均勻性有調(diào)節(jié)作用：肋角度增大溫度均勻性變差；旋轉(zhuǎn)方向角β=135°時溫度均勻性較差，隨著β減小溫度均勻性顯著提高。
　　在 U形通道中，進(jìn)口側(cè)通道流動現(xiàn)象與直通道相似，出口側(cè)通道受折轉(zhuǎn)段引起的二次流影響較為明顯，哥氏力作用被嚴(yán)重削弱。外壁面橫向溫度的分布趨勢主要由肋的布置形式?jīng)Q定，而縱向溫度分