間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)中冷卻流路的流動(dòng)-換熱特性研究.pdf

1、隨著高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，葉尖間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)將在未來的發(fā)動(dòng)機(jī)性能設(shè)計(jì)中占有越來越重要的地位。本文以某型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片葉尖間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)——渦輪機(jī)匣及外置冷卻空氣管為研究對(duì)象，對(duì)冷卻空氣管內(nèi)的流動(dòng)特性和機(jī)匣表面的換熱特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，重點(diǎn)分析了出口面積比M,孔間距比L/d、沖擊間距比H/d及進(jìn)口雷諾數(shù)Re等因素對(duì)冷卻空氣管內(nèi)冷卻空氣孔流量分配以及流量系數(shù)分布規(guī)律的影響，研究了機(jī)匣表面的換熱特性隨進(jìn)口雷諾數(shù)Re，孔間距比L/

2、d以及沖擊間距H的變化規(guī)律。
　　論文首先針對(duì)冷卻空氣管內(nèi)部流動(dòng)特性開展了試驗(yàn)研究。針對(duì)一端進(jìn)氣、多個(gè)沖擊小孔出流的冷卻空氣管，采用了流動(dòng)參數(shù)分段平均的方法，結(jié)合正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)并完成了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，冷卻空氣管上沖擊孔沿周向流量分配并不均勻，總體呈現(xiàn)出隨著遠(yuǎn)離進(jìn)口位置，冷卻沖擊孔流量逐漸增大的趨勢(shì)。在眾多影響因素中，進(jìn)出口面積比M對(duì)冷卻孔流量系數(shù)Cd的影響最大。主要表現(xiàn)在，當(dāng)M值小于1時(shí)，管內(nèi)冷卻空氣孔周向上存在明顯的分布不均

3、的情況，而隨著M的增大，管內(nèi)分布不均得到改善，當(dāng)M增大到2以上后，管內(nèi)流量系數(shù)分布不均勻的現(xiàn)象基本消失。研究中同時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口Re對(duì)冷卻空氣管內(nèi)部冷卻孔的流量系數(shù)影響非常微弱。
　　在此基礎(chǔ)上，本文還針對(duì)冷卻空氣沖擊機(jī)匣表面換熱特性開展了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)中通過改變冷卻空氣管內(nèi)氣體流量（Re=35000～65000）、沖擊間距（H/d=3.0～5.9）和孔間距比（L/d=2～2.8）研究了機(jī)匣表面不同位置的換熱特性。研究結(jié)果表明:由于冷