發(fā)布時(shí)間：2021-09-11 20:54

　　考慮到當(dāng)前對透平葉片前緣雙旋流冷卻結(jié)構(gòu)的流動(dòng)與傳熱機(jī)理認(rèn)識(shí)不足,建立了合理的切向雙旋流冷卻結(jié)構(gòu)模型,采用雷諾時(shí)均Navier-Stokes方程求解SSTk-ω湍流模型,數(shù)值分析了周向角為60°～120°、直徑比為0.435～1.2時(shí)雙旋流腔內(nèi)的流動(dòng)和傳熱特性。計(jì)算結(jié)果表明:與單旋流冷卻相比,冷氣在雙旋流腔內(nèi)形成相反渦對,在融合區(qū)出現(xiàn)沖擊和再附現(xiàn)象,使綜合換熱性能更好。隨著周向角增大,旋流腔壁面的努塞爾數(shù)先增大后減小,而摩擦系數(shù)呈現(xiàn)相反的變化趨勢,評估得到周向角為90°時(shí)的綜合換熱因子最高,可以達(dá)到1.49;當(dāng)直徑比為0.6時(shí),綜合換熱因子可達(dá)到1.52,當(dāng)直徑比小于0.6時(shí),綜合換熱性能幾乎不受直徑比影響,而直徑比大于0.6時(shí),綜合換熱性能隨直徑比增大而減小,尤其在直徑比大于1時(shí)急劇下降。 

【文章來源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

旋流冷卻幾何模型

計(jì)算網(wǎng)格采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，由于計(jì)算模型尺寸比較大，所以第1層邊界層網(wǎng)格距離壁面0.03mm，增長率為1.1，共布置20層，以滿足SST k-ω湍流模型對壁面最大y+<1的要求。為了得到與網(wǎng)格數(shù)無關(guān)的解，選取α=90°、κ=1的模型進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，選取網(wǎng)格數(shù)分別為200萬、350萬、450萬和550萬的4套網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，以旋流腔壁面Nucir作為無關(guān)性驗(yàn)證的評價(jià)指標(biāo)。網(wǎng)格無關(guān)性結(jié)果見圖3，綜合考慮計(jì)算精度和經(jīng)濟(jì)性，最終選擇450萬作為本文計(jì)算的網(wǎng)格數(shù)，計(jì)算網(wǎng)格如圖4所示。需要指出，旋流腔壁面和噴嘴壁面均存在邊界層，而邊界層網(wǎng)格是三棱柱網(wǎng)格，造成邊界層相互遮擋，使得無法從外側(cè)看見邊界層網(wǎng)格，因此圖4中特別展示出了進(jìn)、出口的網(wǎng)格。圖3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果

網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]周向噴嘴數(shù)對旋流冷卻流動(dòng)傳熱特性的影響[J]. 吳凡,杜長河,王杰楓,范小軍,李亮.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[2]噴射角度和噴嘴數(shù)對旋流冷卻流動(dòng)與傳熱特性的影響[J]. 杜長河,范小軍,李亮,豐鎮(zhèn)平.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[3]噴嘴長寬比和雷諾數(shù)對旋流冷卻流動(dòng)與傳熱特性的影響[J]. 杜長河,范小軍,李亮,豐鎮(zhèn)平.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(12)
[4]葉片前緣旋流蒸汽冷卻流動(dòng)和傳熱的數(shù)值研究[J]. 杜長河,李森,李亮,豐鎮(zhèn)平.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(10)



本文編號(hào)：3393706