發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 01:24

　　 隨著燃?xì)廨啓C(jī)效率的提高,渦輪進(jìn)口溫度不斷升高,氣膜冷卻作為一種先進(jìn)的冷卻技術(shù),已經(jīng)被廣泛用于冷卻燃?xì)廨啓C(jī)熱部件。研究表明,渦輪端壁氣膜冷卻由于受到葉柵通道中二次流動(dòng)的影響,壓力面角區(qū)存在冷卻死區(qū)。為了改善端壁壓力面角區(qū)的氣膜冷卻效果,本文提出了旋流進(jìn)氣逆向射流氣膜冷卻。本文在平板上數(shù)值研究了逆向射流氣膜冷卻特性,并與順向射流作對(duì)比,分析其流場(chǎng)特性以及旋渦結(jié)構(gòu)。詳細(xì)討論不同吹風(fēng)比以及不同復(fù)合角逆向射流的冷卻效果和氣動(dòng)損失。結(jié)果表明,相比順向射流,逆向射流的氣膜冷卻效果得到改善,然而逆向射流的氣動(dòng)損失較大。針對(duì)逆向射流氣動(dòng)損失大的缺點(diǎn),本文在冷氣進(jìn)口引入旋流。本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法,對(duì)比研究了40°復(fù)合角順向射流、40°復(fù)合角逆向射流以及40°復(fù)合角旋流進(jìn)氣逆向射流的氣膜冷卻效果和氣動(dòng)損失。結(jié)果表明,對(duì)于40°復(fù)合角圓孔,在整個(gè)冷卻區(qū)域,相比逆向射流,旋流進(jìn)氣逆向射流的氣膜冷卻效率顯著提高,氣動(dòng)損失明顯降低。吹風(fēng)比M=1.0時(shí),氣膜冷卻效率提高約17%,總壓損失系數(shù)降低約30%。對(duì)于40°復(fù)合角圓孔,相比順向射流,在相同總壓損失系數(shù)下,在整個(gè)冷卻區(qū)域,旋流進(jìn)氣逆向射流的氣膜冷卻效率提高明顯。總壓力損失系數(shù)(ξ=2%和ξ=3%)時(shí),冷卻效率分別提高了20%和40%。為了改善渦輪端壁壓力面角區(qū)的氣膜冷卻效果,本文進(jìn)一步研究了40°復(fù)合角旋流進(jìn)氣逆向射流端壁氣膜冷卻特性。結(jié)果表明,40°復(fù)合角旋流進(jìn)氣逆向射流有效抑制了端壁二次流動(dòng),射流冷氣向吸力側(cè)偏移程度降低,冷卻氣體向壓力側(cè)移動(dòng),壓力側(cè)葉片根部氣膜冷卻效果明顯改善。在上游冷卻區(qū)域,壓力側(cè)葉片根部氣膜冷卻效率提高約100%;在下游冷卻區(qū)域,壓力側(cè)葉片根部氣膜冷卻效率提高約35%。在氣動(dòng)損失方面,40°復(fù)合角旋流進(jìn)氣逆向射流有效降低了氣動(dòng)損失。相比順向射流,在吹風(fēng)比M=0.8時(shí),總壓損失系數(shù)降低最多約6.2%。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK471
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論的研究背景和意義動(dòng)機(jī)技術(shù)是國(guó)家綜合國(guó)力、工業(yè)基礎(chǔ)和科技水平的集中體航空工業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力，為輕型燃?xì)廨啓C(jī)、重型燃?xì)廨啓C(jī)提。為了實(shí)現(xiàn)更高的熱效率和更高的比功率輸出，渦輪進(jìn)口溫口溫度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)材料的耐熱溫度，這大大降低了渦輪機(jī) 1.1[1]為上世紀(jì) 50 年代以來(lái)渦輪進(jìn)口溫度隨時(shí)間變化，因此對(duì)渦輪部件進(jìn)行冷卻。氣膜冷卻作為一種先進(jìn)的冷卻技術(shù)被部件。

圖 1.2 氣膜冷卻示意圖為了方便研究氣膜冷卻的機(jī)理，在研究過(guò)程中引入了幾個(gè)重要風(fēng)比：= 和 分別為主流密度和冷氣密度； 和 分別為主流速度和個(gè)參數(shù)就是絕熱氣膜冷卻效率 η，它是表征氣膜冷卻效果的一絕熱氣膜冷卻效率 η：= 為主流溫度， 為冷氣溫度， 為保護(hù)壁面附近的氣膜溫慮絕熱壁面時(shí)，此時(shí)忽略通過(guò)壁面的傳熱。 就相當(dāng)于當(dāng)?shù)亟^，此時(shí)式 1-2 就可以寫成：

圖 1.3 流場(chǎng)旋渦結(jié)構(gòu)外氣膜冷卻研究現(xiàn)狀氣膜冷卻研究pulos 和 Rodi[7]對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)量，結(jié)果表明，橫向形渦”的控制。Bunker[8]研究表明抑制腎形渦的機(jī)理主要，實(shí)現(xiàn)對(duì)射流與主流相互作用的流動(dòng)控制(見圖 1.4)。降動(dòng)量，同時(shí)增強(qiáng)冷氣展向貼壁流動(dòng)動(dòng)量，從而實(shí)現(xiàn)氣膜冷
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2 張陸新;南春雷;尤國(guó)林;韓震宇;;橫流通道對(duì)氣膜冷卻性能影響的數(shù)值研究[J];科技與創(chuàng)新;2018年13期

3 劉嵐菲;董若凌;施紅輝;沈偉杰;陳偉;謝凱;;基于紅外熱像技術(shù)的不同復(fù)合角氣膜冷卻實(shí)驗(yàn)研究[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

4 萬(wàn)超一;饒琨;饒宇;許亞敏;;縫槽入口形狀對(duì)氣膜冷卻性能的影響[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

5 吉桂明;;激波對(duì)氣膜冷卻效果產(chǎn)生影響的計(jì)算研究[J];熱能動(dòng)力工程;2010年06期

6 徐國(guó)強(qiáng);田寧;陶智;丁水汀;羅翔;鄧宏武;;液晶測(cè)溫法對(duì)平板氣膜冷卻的實(shí)驗(yàn)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2007年05期

7 朱惠人,許都純,劉松齡,王寶瓏;簸箕形排孔氣膜冷卻實(shí)驗(yàn)研究[J];航空學(xué)報(bào);1997年05期

8 劉軍;航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜冷卻孔的打孔工藝[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);1995年02期

9 姚永慶,夏彬,葛紹巖,鄒�？�;彎曲壁面上離散孔氣膜冷卻均勻性的實(shí)驗(yàn)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1988年02期

10 李長(zhǎng)林;火焰筒波紋氣膜冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1988年02期

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2 Prasert Prapamonthon;不同湍流強(qiáng)度下熱障涂層對(duì)導(dǎo)向葉片氣膜冷卻影響的數(shù)值研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

3 蔣雪輝;非定常尾跡對(duì)氣膜冷卻影響的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2004年

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5 袁鋒;帶前緣氣冷的旋轉(zhuǎn)渦輪流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究[D];上海交通大學(xué);2007年

6 張惠;1+1/2對(duì)轉(zhuǎn)渦輪流動(dòng)特性分析及其氣膜冷卻流動(dòng)機(jī)理研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

7 王文萍;燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件對(duì)流/導(dǎo)熱/輻射耦合的流動(dòng)傳熱機(jī)理研究[D];清華大學(xué);2012年

8 常國(guó)強(qiáng);正弦型波紋壁面氣膜冷卻研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

9 柯招清;高溫燃?xì)鉁u輪葉片的內(nèi)部冷卻和脈動(dòng)氣膜冷卻的數(shù)值研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

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