發(fā)布時(shí)間：2020-12-11 03:53

　　燃?xì)廨啓C(jī)作為一款高性能、先進(jìn)功能轉(zhuǎn)換機(jī)械,其使用領(lǐng)域廣泛(覆蓋軍用動(dòng)力和民用功能領(lǐng)域)、戰(zhàn)略意義重大。提升燃機(jī)性能勢(shì)必意味著其渦輪入口溫度與相應(yīng)位置葉片熱負(fù)荷的不斷增加。在此前提下,渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了燃機(jī)研發(fā)工作的重要內(nèi)容。管道網(wǎng)絡(luò)法是一種一維數(shù)值模擬方法,能通過(guò)將冷卻流路進(jìn)行降維簡(jiǎn)化并求解得到全網(wǎng)的流動(dòng)、傳熱信息,因此在帶冷卻葉片的傳熱分析中應(yīng)用廣泛。內(nèi)部帶肋流道以及氣膜冷卻均為高度成熟的葉片冷卻技術(shù),其在葉片冷卻結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)流程中的重要性不言而喻。本文開(kāi)發(fā)了一套以管網(wǎng)計(jì)算原理為基礎(chǔ)的葉片內(nèi)部冷卻分析程序;并以Mark II葉片為對(duì)象進(jìn)行了計(jì)算,分析結(jié)果取得了比同類型算法更接近三維模擬的結(jié)果;然后,利用scheme腳本構(gòu)建了一維管網(wǎng)程序和三維分析軟件FLUENT的耦合算法,并在同條件下計(jì)算得到了與三維模擬相近的計(jì)算結(jié)果;最后,利用驗(yàn)證后的耦合算法分別對(duì)設(shè)計(jì)改型后的Mark Ⅱ葉片帶肋流道方案以及帶氣膜孔方案進(jìn)行了傳熱分析。分析發(fā)現(xiàn)同耗氣量條件下,肋結(jié)構(gòu)方案與帶氣膜孔方案分別使其影響范圍內(nèi)的葉片表面溫度下降40K和30K,冷卻效果明顯。 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)內(nèi)容研究進(jìn)展
        1.2.1 管道網(wǎng)絡(luò)法的應(yīng)用及求解方法發(fā)展
        1.2.2 葉片共軛傳熱問(wèn)題的降維模擬方法
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
2 管道網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算程序算法介紹
    2.1 引言
    2.2 管道網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建
        2.2.1 流體網(wǎng)絡(luò)模型的離散
        2.2.2 節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間節(jié)段間特征信息錄入以及相互關(guān)系
        2.2.3 邊界條件的確定
    2.3 控制方程及求解方法
        2.3.1 連續(xù)性方程
        2.3.2 動(dòng)量方程
        2.3.3 能量方程
        2.3.4 計(jì)算程序?qū)Ω骺刂品匠痰那蠼夥椒?br>    2.4 物性參數(shù)計(jì)算
    2.5 各冷卻結(jié)構(gòu)的流阻、換熱系數(shù)計(jì)算
        2.5.1 光滑流道的流阻系數(shù)和傳熱系數(shù)計(jì)算關(guān)聯(lián)式介紹
        2.5.2 帶肋流道的流阻系數(shù)和傳熱系數(shù)計(jì)算關(guān)聯(lián)式介紹
        2.5.3 氣膜冷卻的有效區(qū)域內(nèi)流阻系數(shù)和傳熱系數(shù)計(jì)算關(guān)聯(lián)式介紹
    2.6 管道網(wǎng)絡(luò)計(jì)算程序總體計(jì)算流程
    2.7 本章小結(jié)
3 以Mark Ⅱ葉片為對(duì)象的管道網(wǎng)絡(luò)法驗(yàn)證
    3.1 Mark Ⅱ葉片及其實(shí)驗(yàn)條件介紹
        3.1.1 Mark Ⅱ葉片及葉柵通流區(qū)域介紹
        3.1.2 Mark Ⅱ葉片選用實(shí)驗(yàn)工況介紹
    3.2 內(nèi)部冷卻流體模擬結(jié)果比較
    3.3 耦合算法計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
        3.3.1 耦合算法原理介紹
        3.3.2 FLUENT全三維模擬計(jì)算驗(yàn)證
        3.3.3 耦合計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
4 管道網(wǎng)絡(luò)算法在Mark Ⅱ葉片改型方案?jìng)鳠嵝阅芊治鲋械膽?yīng)用
    4.1 Mark Ⅱ葉片帶肋流道方案的冷卻性能分析
        4.1.1 肋結(jié)構(gòu)通道對(duì)葉片內(nèi)冷工質(zhì)傳熱性能影響分析
        4.1.2 帶肋流道對(duì)葉片整體溫度分布的影響
    4.2 Mark Ⅱ葉片氣膜改型方案的傳熱性能分析
        4.2.1 耦合算法中對(duì)氣膜冷卻的處理方法
        4.2.2 管網(wǎng)算法中對(duì)氣膜孔出流的流量修正
        4.2.3 氣膜冷卻對(duì)葉片表面溫度分布的影響分析
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非穩(wěn)態(tài)流體網(wǎng)絡(luò)方法在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 侯升平,陶智,韓樹(shù)軍,丁水汀,徐國(guó)強(qiáng),吳宏偉.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2009(03)
[2]流體網(wǎng)絡(luò)法在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 陶智,侯升平,韓樹(shù)軍,丁水汀,徐國(guó)強(qiáng),吳宏偉.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2009(01)
[3]氣膜孔出口覆蓋多孔介質(zhì)層對(duì)冷卻效果的影響[J]. 劉元清,姜培學(xué),王揚(yáng)平.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2008(03)
[4]大型燃?xì)鉁u輪葉片冷卻技術(shù)[J]. 張效偉,朱惠人.  熱能動(dòng)力工程. 2008(01)
[5]航空發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)特性的數(shù)值模擬[J]. 陸海鷹,楊燕生,王鳴.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 1997(01)

碩士論文
[1]管道網(wǎng)絡(luò)法在渦輪葉片傳熱設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D]. 劉維.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]采用管道網(wǎng)絡(luò)法的燃?xì)鉁u輪冷卻結(jié)構(gòu)氣熱耦合數(shù)值研究[D]. 劉明林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2909862