渦輪動(dòng)葉內(nèi)部交叉肋結(jié)構(gòu)的流動(dòng)換熱特性研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-05 00:24
燃?xì)廨啓C(jī)功率和效率的日益增長(zhǎng)促使渦輪進(jìn)口溫度不斷提高。渦輪冷卻技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率和功率輸出起著至關(guān)重要的作用。渦輪動(dòng)葉工作環(huán)境惡劣,面臨著強(qiáng)離心力、高熱應(yīng)力和強(qiáng)氣動(dòng)彎扭應(yīng)力,葉片冷卻效果和強(qiáng)度是主要關(guān)心的問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題,展開(kāi)渦輪動(dòng)葉內(nèi)部冷卻交叉肋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化以及流動(dòng)換熱特性研究。本文首先將葉片分為三個(gè)主要區(qū)域:動(dòng)葉前緣、動(dòng)葉中部和動(dòng)葉尾緣,并從實(shí)際葉片�；玫浇徊胬邘缀螀�(shù),利用這些參數(shù)來(lái)確定不同區(qū)域的模化交叉肋的幾何參數(shù)。利用CFX對(duì)不同肋角度、不同肋寬、不同肋間距的�；徊胬哌M(jìn)行數(shù)值模擬,研究其流動(dòng)和換熱特性。最后利用1stOpt軟件對(duì)不同區(qū)域的交叉肋結(jié)構(gòu)的平均努塞爾數(shù)和流阻系數(shù)分別擬合關(guān)于幾何參數(shù)和流動(dòng)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式,并將預(yù)估值和實(shí)際值作比較,發(fā)現(xiàn)誤差非常小。采用�；徊胬叩脑O(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)際渦輪動(dòng)葉交叉肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提取相關(guān)區(qū)域的�；徊胬邘缀螀�(shù)應(yīng)用于實(shí)際渦輪動(dòng)葉交叉肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,將動(dòng)葉內(nèi)冷通道設(shè)計(jì)為3組不同參數(shù)的純交叉肋結(jié)構(gòu)。利用CFX對(duì)純交叉肋動(dòng)葉模型進(jìn)行氣熱耦合計(jì)算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)純交叉肋動(dòng)葉結(jié)構(gòu)前緣及葉頂存在局部超溫區(qū)域。因此本文對(duì)純交叉肋動(dòng)葉前緣和葉頂區(qū)...
【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
不同廠商生產(chǎn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)
哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文冷卻方案必須要考慮葉片所在區(qū)域相應(yīng)的熱負(fù)荷以及結(jié)構(gòu)冷卻設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，此區(qū)域橫截面積和厚度小，以減輕重又必須保證強(qiáng)度以及較強(qiáng)的換熱效果。出了渦輪葉片材料和冷卻技術(shù)的發(fā)展情況。從上世紀(jì)到現(xiàn)的渦輪葉片無(wú)冷卻結(jié)構(gòu)，燃?xì)獬鯗匾话愣荚?1100℃以下，耐高溫材料的使用，特別是近年單晶高溫合金的使用，使到現(xiàn)在可達(dá) 1600℃以上。表 1.1 是當(dāng)今世界上主要航空發(fā)況，可以看到主流的飛機(jī)上基本上全都采用高溫單晶合金使高溫單晶合金耐溫性能良好，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題是燃用溫度增長(zhǎng)速度更快，所以從材料上解決不了主要問(wèn)題，研究。
第 1 章 緒論氣機(jī)中抽出的冷空氣。外部冷卻采取阻隔高溫燃?xì)庵苯訉?duì)渦輪葉片傳熱的方式實(shí)現(xiàn)，目前氣膜冷卻是最常用的外部冷卻方法；發(fā)散冷卻也屬于外部冷卻，它是一種通過(guò)多孔材料微通道對(duì)流和外部氣膜冷卻的強(qiáng)化組合方式，具有更高的冷卻效率，但由于多孔材料氧化后易堵塞且制造工藝復(fù)雜，因此不常用。內(nèi)部冷卻是指冷卻工質(zhì)流過(guò)渦輪葉片內(nèi)部冷卻通道，通道中的強(qiáng)化對(duì)流換熱作用吸收從渦輪葉片外側(cè)的壓力面和吸力面上傳導(dǎo)到內(nèi)部冷卻表面的熱量，冷卻方式主要包括擾動(dòng)對(duì)流冷卻和射流沖擊冷卻。圖 1.3 為主要廠商的渦輪動(dòng)葉內(nèi)部冷卻通道結(jié)構(gòu)圖，圖中可以看出，這些動(dòng)葉內(nèi)部冷卻基本上都采用蛇形通道配合擾流肋片的復(fù)合冷卻方式。
本文編號(hào)：2898519
【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
不同廠商生產(chǎn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)
哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文冷卻方案必須要考慮葉片所在區(qū)域相應(yīng)的熱負(fù)荷以及結(jié)構(gòu)冷卻設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，此區(qū)域橫截面積和厚度小，以減輕重又必須保證強(qiáng)度以及較強(qiáng)的換熱效果。出了渦輪葉片材料和冷卻技術(shù)的發(fā)展情況。從上世紀(jì)到現(xiàn)的渦輪葉片無(wú)冷卻結(jié)構(gòu)，燃?xì)獬鯗匾话愣荚?1100℃以下，耐高溫材料的使用，特別是近年單晶高溫合金的使用，使到現(xiàn)在可達(dá) 1600℃以上。表 1.1 是當(dāng)今世界上主要航空發(fā)況，可以看到主流的飛機(jī)上基本上全都采用高溫單晶合金使高溫單晶合金耐溫性能良好，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題是燃用溫度增長(zhǎng)速度更快，所以從材料上解決不了主要問(wèn)題，研究。
第 1 章 緒論氣機(jī)中抽出的冷空氣。外部冷卻采取阻隔高溫燃?xì)庵苯訉?duì)渦輪葉片傳熱的方式實(shí)現(xiàn)，目前氣膜冷卻是最常用的外部冷卻方法；發(fā)散冷卻也屬于外部冷卻，它是一種通過(guò)多孔材料微通道對(duì)流和外部氣膜冷卻的強(qiáng)化組合方式，具有更高的冷卻效率，但由于多孔材料氧化后易堵塞且制造工藝復(fù)雜，因此不常用。內(nèi)部冷卻是指冷卻工質(zhì)流過(guò)渦輪葉片內(nèi)部冷卻通道，通道中的強(qiáng)化對(duì)流換熱作用吸收從渦輪葉片外側(cè)的壓力面和吸力面上傳導(dǎo)到內(nèi)部冷卻表面的熱量，冷卻方式主要包括擾動(dòng)對(duì)流冷卻和射流沖擊冷卻。圖 1.3 為主要廠商的渦輪動(dòng)葉內(nèi)部冷卻通道結(jié)構(gòu)圖，圖中可以看出，這些動(dòng)葉內(nèi)部冷卻基本上都采用蛇形通道配合擾流肋片的復(fù)合冷卻方式。
本文編號(hào)：2898519
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