收藏本站
《大连理工大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

仿螺旋肋片内冷通道流动与换热特性研究

邱庆刚  
【摘要】:随看燃气涡轮发动机的性能的不断提高,涡轮前进气温度越来越高,这使得燃气涡轮发动机叶片在越来越高的温度下工作,其温度已远远高出燃气轮机叶片材料所能承受的范围,因此对燃气涡轮发动机的关键部件之一—涡轮叶片进行有效的冷却,开发先进高效涡轮叶片冷却技术,是发展现代高推重比涡轮发动机的关键技术之一,也是国际上在发展高效低耗燃气轮机中竞相研究的课题。本文在阅读大量的国内外与涡轮发动机叶片冷却技术相关文献,包括气膜冷却、冲击冷却、强迫对流冷却等在内的几种基本冷技术在内,特别是内冷通道强迫对流换热冷却技术基础上,提出一种新型的肋片内冷通道强化对流换热方案,该方案在内冷通道中通过设置仿螺旋肋片,来改善通道内部冷却介质流动结构,引入螺旋翅片管的强化传热机理,使其更有利于通道固体壁面与冷却介质的换热,以达到更有效降低叶片温度的目的。 为了详尽了解新提出的仿螺旋肋片内冷通道特有的三维流场特性、通道换热特性以及通道流动阻力特性,本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法对其进行了系统的研究。本文所研究的内冷通道横截面形状为矩形,通道上下壁面上沿冷却介质流动方向布置仿螺旋肋片,肋片排间呈间断性的布置,每两排肋片排为一几何结构周期,同一壁面上各排肋片之间相互错列,上下壁面相对位置的肋片排之间同样相互错列一定的距离,两个侧壁为光滑壁面。本文主要研究了仿螺旋肋片导流角度、倾斜角度、肋片形状等肋片几何结构参数以及气流方向、进口雷诺数等流动参数对内冷通道的流场特性、换热特性以及阻力特性的影响及其变化规律。 数值模拟和实验研究结果表明,这种新型的内冷通道强化对流冷却方案,不仅利用了仿螺旋肋片作为扩展面积达到强化换热的目的,同时利用其一定的几何排列来仿效螺旋翅片管的强化换热机理,冷却介质在通道内流动时受仿螺旋肋片的导向作用迫使通道近壁处冷却介质发生旋转,产生一附加的螺旋流动,加强了通道内冷却介质流动的径向扰动,加强了近壁区冷却介流动的扰动,使得近壁面及肋片间冷却介质的相对速度提高,减薄速度边界层和传热边界层厚度,大大降低了壁面的传热热阻,通道平均传热系数相对于光滑通道得到显著提高。此外,通过对研究结果进行归纳总结和对比分析,给出了本文研究范围内仿螺旋肋片内冷通道最佳的肋片几何结构参数。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V235.1

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邱燕;竖直纵向翅片管自然对流换热特性研究及结构优化[D];山东大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴宏伟,丁水汀,曹玉璋,陶智;旋转平板型叶端气膜冷却实验研究[J];北京航空航天大学学报;2001年05期
2 刘大响,程荣辉;世界航空动力技术的现状及发展动向[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
3 邓宏武,陶智,徐国强,丁水汀;旋转光滑U形通道内流动和换热的数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2003年03期
4 武颖娜,王冰,华伟刚,王福会,宫骏,孙超,黄荣芳,闻立时;热障涂层的研究和发展[J];材料导报;2002年08期
5 李爱兰,曾燮榕,曹腊梅,汤鑫,盖其东;航空发动机高温材料的研究现状[J];材料导报;2003年02期
6 陈孟成,陈兴垚,高阳,李建平,李伟光;热障涂层热冲击试验研究[J];材料工程;2001年11期
7 邓宏武,陶智,徐国强,丁水汀;旋转状态下有转角带肋U形通道内换热实验研究[J];大连理工大学学报;2001年S1期
8 邓宏武,陶智,徐国强,丁水汀;旋转光滑U形通道内换热的三维模拟[J];工程热物理学报;2002年06期
9 胡振军,神家锐;离散倾斜肋的传热强化及流动特性[J];工程热物理学报;1995年03期
10 张政,张建文;螺旋内槽管内的层流流动与传热的数值模拟[J];高校化学工程学报;1995年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁银梅;李朝祥;;带钢热镀锌数值模拟[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年04期
2 李国莲;王造奇;;动力波洗涤器的数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
3 纪献兵;林文贤;刘滔;;数值模拟在建筑一体化太阳房设计中的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
4 江炎兰;梁小蕊;;纳米陶瓷材料的性能及其应用[J];兵器材料科学与工程;2008年05期
5 张霞;一种提高热氧化均匀度的方法[J];半导体学报;2004年07期
6 刘建胜,陈东升,李宏才;湿式多片式制动器带排转矩和响应特性的试验研究[J];车辆与动力技术;2003年04期
7 张晓英,张美红,张震,王国玉,石惠宁;CFD技术在喷水推进泵级内部流动计算中的应用[J];车辆与动力技术;2004年04期
8 李云龙,王湘卿,王敬,汪建兵;车辆动力舱冷却风道流场的仿真研究[J];车辆与动力技术;2005年03期
9 李杰;周彦煌;;复杂结构火箭发射药非稳态温度场的数值模拟[J];兵工学报;2008年01期
10 顾学岐,陈瑛;冷板的热工设计[J];北京工业大学学报;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 孙雅茹;孙文儒;孙晓峰;于连旭;贾丹;张伟红;郭守仁;胡壮麒;;680℃长期时效对改型Thermo-Span合金组织与性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
3 赵鸿;刘玉玲;;贴体坐标变换技术在渗流计算中的应用[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
4 张家忠;孙旭;雷鹏飞;;低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 栾辉宝;徐辉;陈黎;陶文铨;;FVM与LBM分区耦合模拟远场边界条件下的圆柱绕流[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 刘斌;刘沛清;;利用风洞测力试验及经验公式对非常规布局飞行器控制矩阵估算的修正探索[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
7 黄娟;张志国;陈汝钢;方成跃;;船用径向滑动轴承油膜润滑的数值模拟[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
8 曾和义;;网格质量对数值模拟的影响[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第3册)[C];2009年
9 叶文媛;;CFD技术在建筑设计中的环境评价应用初探——以北方某市某建筑为例[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第三卷)[C];2009年
10 董一巍;卜昆;窦杨青;张定华;;精铸涡轮叶片虚拟修模系统的开发[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 赵明利;多频率超声辅助磨削纳米氧化锆陶瓷表面/亚表面损伤机理研究[D];河南理工大学;2010年
6 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年
7 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
8 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年
9 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年
10 胡英;混流式水轮机非定常紊流计算及性能预测研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡茂;煤矿主通风巷道中抑制瓦斯爆炸的细水雾两相流场数值分析[D];河南理工大学;2010年
2 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
3 包金哲;煤化工气液固多相流管道磨蚀机理及仿真预测研究[D];浙江理工大学;2010年
4 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
5 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
6 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙海素;二维船用帆翼空气动力特性的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 崔广云;LED彩色打印机内部温度场的数值计算[D];大连理工大学;2010年
10 刘海朋;带有自由表面流动的N-S方程的数值解法[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春雨,李妩;椭圆管矩形翅片表面换热规律的实验研究[J];动力工程;1996年01期
2 马晓茜,梁淑华;空气横掠二种翅片管冷凝元件的对比实验[J];电站辅机;1997年03期
3 过增元,李志信,桂业伟;竖通道自然对流变物性影响和热阻力[J];工程热物理学报;1988年03期
4 张玉文,陈钟颀;辐射对流条件下肋片散热的数值计算[J];工程热物理学报;1989年01期
5 廖光亚,高川云,王朝素;三维内肋管换热及流阻的实验研究[J];工程热物理学报;1990年04期
6 宇波,王秋旺,陶文铨;波纹内翅片管换热与阻力特性的实验研究[J];工程热物理学报;2000年03期
7 贺群武,罗来勤,王秋旺,曾敏,陶文铨;波纹内翅片管中对流换热与阻力特性的实验研究[J];工程热物理学报;2003年04期
8 武俊梅,陶文铨;具有纵向外肋片的水平复合管外表面自然对流换热的数值计算[J];工程热物理学报;2004年S1期
9 张政,张素平;厚翅片管内流体流动和传热的数值分析[J];工程热物理学报;1994年04期
10 张建文,张政;螺旋内翅片管内充分发展流体流动与传热的数值分析[J];高校化学工程学报;1999年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘雪玲;螺旋翅片管换热器换热性能试验及计算机辅助试验[D];浙江大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王子龙;张华;张海涛;;聚光光伏系统热管散热器运行特性的优化[J];太阳能学报;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于力;大电流真空断路器的研制及其关键问题的研究[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈宏瑜;基于火积耗散极值原理的弯管管内流场优化研究[D];山东大学;2011年
2 艾青锋;半椭圆柱面涡发生器在内插管式空预器中的强化传热研究[D];南华大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任学佑,马福康;碳/碳复合材料的发展前景[J];材料导报;1996年02期
2 曲士昱,王荣明,韩雅芳;Nb-Si系金属间化合物的研究进展[J];材料导报;2002年04期
3 陈炳贻;功能梯度材料最近的研究进展[J];材料工程;1993年07期
4 夏明仁,张勇;单晶叶片高强度薄壁壳型研究[J];材料工程;1997年09期
5 曹腊梅,杨耀武,才广慧,蒋增荣;单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯AC-1[J];材料工程;1997年09期
6 陈荣章;北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年[J];材料工程;1998年10期
7 ;Characterization of Failure Mechanisms of Duplex and Graded Thermal Barrier Coatings Exposed to Thermal Shock Test[J];Journal of Materials Science & Technology;1996年01期
8 高家诚;张亚平;盛世雄;谢龙淮;王学军;;火焰喷涂热障陶瓷基复合涂层的新方法[J];粉末冶金技术;1993年01期
9 郑际睿,王宝官;模拟透平叶片冲击冷却的实验研究[J];工程热物理学报;1980年02期
10 叶孟琪,陈义良,蔡晓丹;有旋湍流场中湍流模型应用的研究[J];工程热物理学报;1997年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张勃;网格式内冷通道的强化传热与流动阻力特性实验研究[D];南京航空航天大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈维汉,钱壬章;两种肋片的损失率分析及优化[J];华中科技大学学报(自然科学版);1992年04期
2 苏亚欣,骆仲泱,岑可法;等截面钉肋的熵产优化研究[J];热能动力工程;1999年01期
3 崔明贤,杨秀华;铝合金电暖器传热性能的研究[J];北京市计划劳动管理干部学院学报;2003年01期
4 彭欣;避免锅炉结焦的技术措施研究与应用[J];广西电力;2003年03期
5 郭恩震;肋片的强化传热和调温作用[J];能源技术;1997年04期
6 赖天华;板翅式冷板的计算机辅助设计[J];电子机械工程;1999年04期
7 杨立;接触热阻对环肋稳态换热的影响[J];上海交通大学学报;1999年08期
8 刘根凡,陈良才,冯志力;递推式变高度矩形喷嘴射流模型[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年02期
9 郭恩震;肋片的强化传热和调温作用[J];大众用电;1998年02期
10 崔群,陈海军,吴兵生,姚虎卿;固体吸附式制冷系统中吸附床内传热过程的数值模拟[J];四川大学学报(工程科学版);2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 王新军;;天线阵发射模块散热器的设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
2 李清清;陈超;蔺洁;王国建;李琢;;低温热水地板辐射换热器准一维模型的研究[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
3 李栋;方伟奇;王克军;;某机载PCB模块环境适应性及防护设计[A];2010第十五届可靠性学术年会论文集[C];2010年
4 李洪林;钱惠杰;刘志民;朱荣朝;张凤科;;热管技术在锅炉上的应用[A];2002年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集(河南分册)[C];2002年
5 钟达亮;秦红;王长宏;肖泽成;;LED封装中热沉及热电制冷器材料的研究进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
6 徐玮;吕永;权立宝;;某型重型燃气轮机蒸汽冷却透平静叶片结构设计和数值模拟[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
7 刘乃玲;刘英杰;王金墩;蔡芳芳;王海宁;;辐射冷却系统下人体热源在室内的换热实验研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 冯志新;对带气膜孔的肋化冷却通道耦合换热特性的实验与数值研究[D];中国科学技术大学;2013年
2 郭江峰;换热器的热力学分析与优化设计[D];山东大学;2011年
3 贺占蜀;交错互通微通道多孔网格板制造及其强化传热研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宗振;具有双梯形截面肋片的功率器件液冷基板应用研究[D];山东大学;2013年
2 张友利;外部流动对流换热的(火用)传递特性研究[D];重庆大学;2007年
3 李莉;相变储热装置传热强化的实验研究[D];北京工业大学;2006年
4 王永豪;典型散热器热分析及优化设计平台开发[D];西安电子科技大学;2012年
5 刘海林;大功率LED灯具散热封装组件的优化设计[D];宁波大学;2013年
6 谢勐吉;微系统中相关电子装备的散热研究[D];电子科技大学;2011年
7 张辉;9FA重型燃气轮机增容设计及第三级冷却结构数值研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 邹毅;多孔复合微小通道内传热与流动性能研究[D];华中科技大学;2013年
9 汪文辉;新型旋流高温空气燃烧器的数值模拟研究[D];东华大学;2010年
10 刘志琦;超燃冲压发动机再生冷却技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026