對平板在振動狀態(tài)下的氣膜冷卻進(jìn)行數(shù)值研究,比較在不同振動條件下吹風(fēng)比為1時氣膜孔下游中心線上絕熱壁面的冷卻絕熱效率,同時分析了氣膜孔下游壁面在不同振動條件下的靜壓及靜壓隨相位角的變化。結(jié)果顯示:振動會使平板氣膜冷卻效果惡化,在不同振動條件下振動時絕熱壁面的冷卻絕熱效率均比穩(wěn)態(tài)時低,在x/d>7時,不同振動頻率下的冷卻絕熱效率相差較大,且頻率越大冷卻絕熱效率越小,不同振幅下的冷卻絕熱效率相差較小。振動時氣膜孔下游上下壁面靜壓呈周期性變化�？拷鼩饽た捉孛尜N壁區(qū)域各相位下均存在明顯的二次流,在x/d=5和x/d=10截面內(nèi),y/d<4范圍內(nèi)各相位均存在速度峰值,90°和180°速度峰值大于穩(wěn)態(tài)時速度,0°和270°速度峰值小于穩(wěn)態(tài)時速度。 

【文章來源】：能源工程. 2020,(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

模型主視圖

模擬計算基于Fluent軟件,采用realizable k-ε湍流模型,近壁面采用增強(qiáng)壁面函數(shù)處理,通用控制方程的離散采用有限體積法,采用基于壓力求解器分別對三維氣膜冷卻模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)計算,壓力速度耦合采用simple算法,采用二階迎風(fēng)格式,時間步長由每個算例的振動周期確定,取Δt=1/16 T,其中T為振動周期。流體介質(zhì)為不可壓縮空氣,給定主流入口速度16.43 m/s,主流溫度473 K,給定射流入口速度10 m/s,溫度288 K,其他為絕熱壁面。各算例如表1所示。研究非穩(wěn)態(tài)絕熱壁面冷卻絕熱效率及壁面靜壓隨振動的變化,絕熱壁溫和壁面靜壓取一個周期的算數(shù)平均。計算達(dá)到穩(wěn)定的依據(jù)為射流入口積分靜壓隨時間步數(shù)呈周期性變化,如圖2所示。表1 數(shù)值模擬算例 算例 1 2 3 4 5 6 7 穩(wěn)態(tài) 頻率f/Hz 100 200 400 500 200 200 200 0 振幅A/mm 3 3 3 3 2 4 5 0

圖3是吹風(fēng)比M=1,振幅A=3 mm時,不同振動頻率下沿平板氣膜孔中心線壁面的冷卻絕熱效率曲線,橫坐標(biāo)是坐標(biāo)x與射流孔直徑d的比值。由圖3可知,平板振動時壁面的冷卻絕熱效率小于穩(wěn)態(tài),這是因為振動外力的作用,邊界層中慣性力遠(yuǎn)大于粘性力[13],振動影響了冷氣在平板上的附著效果,破壞了邊界層的連續(xù)性,流體流動狀態(tài)改變較大,使得冷熱流體摻混,換熱加強(qiáng),壁溫升高,冷卻絕熱效率減小。當(dāng)x/d<4時,離氣膜孔近的地方,冷熱氣流摻混較少,振動使冷熱氣流熱量交換較少,各振動頻率與穩(wěn)態(tài)間有效溫比差距小;在x/d>4時,振動時的冷卻絕熱效率與穩(wěn)態(tài)相比差距逐漸增大;在x/d=10時,振動時的冷卻絕熱效率較穩(wěn)態(tài)時最大減小6.8%;在x/d>10時,兩種情況下的差距增大明顯。由圖3亦可知,在x/d<7時,隨著頻率的增大各頻率間冷卻絕熱效率的變化不大;在x/d>7時,隨著頻率的增大冷卻絕熱效率逐漸減小。這說明在x/d>7時,不同振動頻率對冷熱氣流的熱量交換有著顯著的影響,且頻率越大,冷卻絕熱效率越小。2.2 振幅對壁面冷卻絕熱效率的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3598264