本文關(guān)鍵詞：流場渦旋核心分布對雙工質(zhì)冷卻帶肋通道換熱特性的影響

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【摘要】：采用先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)葉片冷卻技術(shù)是提高高溫渦輪葉片可靠性和延長壽命的有效辦法。從目前燃?xì)廨啓C(jī)高溫渦輪葉片帶肋通道空氣和蒸汽冷卻技術(shù)研究成果上看,帶肋通道內(nèi)的二次流或者渦旋結(jié)構(gòu)對通道的強(qiáng)化換熱具有重要貢獻(xiàn),但是這些渦旋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、演變機(jī)理、形態(tài)特征以及對通道壁面的換熱特性具有怎樣的影響,目前還不清楚。本文主要研究內(nèi)容包括:采用數(shù)值模擬的研究方法,數(shù)值計算了寬高比W/H=2/1,肋角度??30o 45、o 60、o 90、o,雷諾數(shù)Re=10000 80000,蒸汽和空氣冷卻帶肋通道;考察了帶肋通道網(wǎng)格的無關(guān)性,并與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了數(shù)值計算結(jié)果的可靠性;使用流場渦旋核心顯示技術(shù),分析和闡明了肋角度、雷諾數(shù)、流動工質(zhì)對帶肋通道渦旋的產(chǎn)生、演變過程、形態(tài)特征、分布規(guī)律的影響以及對帶肋通道換熱特性的影響規(guī)律;最后,給出了不同肋角度空氣和蒸汽冷卻帶肋通道換熱特性、摩擦特性以及換熱因子的數(shù)值計算研究結(jié)果。研究結(jié)果表明:肋角度對帶肋通道內(nèi)的渦旋特征以及分布規(guī)律有很大影響,而雷諾數(shù)以及流動工質(zhì)對其影響較小;??30o 45、o 60、o帶肋通道渦系主要以左側(cè)壁面上的離散渦,帶肋面上的縱向渦以及主流中心區(qū)域靠近右側(cè)壁面上的主渦組成,??30o帶肋通道縱向渦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)分支現(xiàn)象,而??45o 60、o通道縱向渦卻沒有,但??60o帶肋通道縱向渦在下游覆蓋區(qū)域比??30o 45、o要廣;??90o帶肋通道渦系主要由橫向渦結(jié)構(gòu)組成,橫向渦渦旋結(jié)構(gòu)具有非連續(xù)性,結(jié)構(gòu)單一,在充分發(fā)展段呈周期性分布。o o o??30 45、60、通道帶肋面上縱向渦所掠過的區(qū)域,能獲得較高的努賽爾數(shù)分布。帶肋面上努賽爾數(shù)沿著通道主流方向呈周期性分布,沿通道徑向方向逐漸降低,這主要是由縱向渦渦旋強(qiáng)度沿主流方向沒有太大變化而沿著通道徑向方向逐漸減弱導(dǎo)致。??30o帶肋通道縱向渦出現(xiàn)分支現(xiàn)象,削弱了渦旋換熱能力,導(dǎo)致帶肋面上努賽爾數(shù)分布最低;o??60帶肋通道縱向渦影響區(qū)域最廣,導(dǎo)致帶肋面上努賽爾數(shù)分布最高。o??90帶肋通道橫向渦所掠過區(qū)域以及氣流再附著區(qū)域能獲得較高的努賽爾數(shù)分布,而且沿著通道主流和徑向方向努賽爾數(shù)分布比較均勻。雷諾數(shù)增大會增強(qiáng)渦旋強(qiáng)度,顯著提高渦旋強(qiáng)化換熱能力。蒸汽比空氣具有更好的熱物性,因此,蒸汽的換熱性能好于空氣。帶肋通道渦旋強(qiáng)度?、渦旋核心相對于邊界層的位置??、渦旋核心半徑r是影響渦旋強(qiáng)化換熱的重要參數(shù)。本文的研究結(jié)果可為主動控制渦旋強(qiáng)化換熱提供參考,同時對進(jìn)一步優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)帶肋通道換熱性能具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 空氣和蒸汽 帶肋通道 渦旋結(jié)構(gòu) 渦旋換熱特性
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK471
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫渦輪葉片冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫渦輪葉片冷卻方法12-15
• 1.2.2 高溫渦輪葉片帶肋通道空氣冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.3 高溫渦輪葉片帶肋通道蒸汽冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文主要研究工作20-22
• 第二章 數(shù)值計算方法及其可靠性驗(yàn)證22-34
• 2.1 物理模型與工況條件22-23
• 2.2 控制方程23-24
• 2.3 湍流模型24-27
• 2.4 近壁面處理及網(wǎng)格劃分27-29
• 2.5 計算結(jié)果數(shù)據(jù)處理29-30
• 2.6 數(shù)值計算方法可靠性驗(yàn)證30-33
• 本章小結(jié)33-34
• 第三章 帶肋通道渦旋分布規(guī)律分析34-45
• 3.1 肋角度對帶肋通道渦旋分布規(guī)律的影響34-39
• 3.1.1 不同肋角度帶肋通道全場渦旋分布規(guī)律34-35
• 3.1.2 不同肋角度帶肋通道進(jìn).段渦旋分布規(guī)律35-37
• 3.1.3 不同肋角度帶肋通道充分發(fā)展段渦旋分布規(guī)律37-39
• 3.2 雷諾數(shù)對帶肋通道渦旋分布規(guī)律的影響39-42
• 3.3 工質(zhì)對帶肋通道渦旋分布規(guī)律的影響42-43
• 本章小結(jié)43-45
• 第四章 帶肋通道渦旋分布規(guī)律對壁面努賽爾數(shù)的影響45-78
• 4.1 不同肋角度帶肋通道進(jìn).帶肋面渦旋分布對努賽爾數(shù)的影響45-48
• 4.2 不同肋角度帶肋通道充分發(fā)展段渦旋分布對努賽爾數(shù)的影響48-56
• 4.2.1 帶肋面渦旋分布對努賽爾數(shù)的影響48-54
• 4.2.2 光滑面渦旋分布對努賽爾數(shù)的影響54-56
• 4.3 雷諾數(shù)對不同肋角度帶肋通道渦旋換熱特性的影響56-68
• 4.3.1 雷諾數(shù)對帶肋面渦旋換熱特性的影響56-62
• 4.3.2 雷諾數(shù)對光滑面渦旋換熱特性的影響62-68
• 4.4 流動工質(zhì)對帶通道努賽爾數(shù)的影響68-72
• 4.5 不同肋角度帶肋通道換熱性能比較72-76
• 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論與展望78-81
• 結(jié)論78-79
• 創(chuàng)新點(diǎn)79-80
• 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85-86
• 致謝86-87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吉桂明;蒸汽冷卻的M501G燃?xì)廨啓C(jī)[J];熱能動力工程;2005年03期

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本文編號：697964