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《南京航空航天大学》 2009年
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带去旋系统的旋转盘腔内流动和换热的数值研究

陈阳春  
【摘要】:涡轮是航空燃气涡轮发动机中重要承力部件和高温部件。现代航空发动机性能不断提高,其一个主要途径就是提高了涡轮前燃气温度。而愈来愈高的涡轮前温度对涡轮部件的冷却方式和冷却结构提出了越来越高的要求。因此,要提高发动机性能,延长其使用寿命,必须深入研究不同冷却方式和冷却结构对涡轮部件的冷却效果。 本文采用数值模拟的分析方法对带去旋系统的旋转盘腔内的流动和换热特性进行了数值模拟。计算模型采用均匀和非均匀相结合的结构化网格,为满足Ekman边界层特点,在靠近转盘表面采用了间距递增的边界层网格。具体研究的的内容有:(1)运用不同湍流模型对典型的流动换热实验模型进行数值模拟,将计算结果与实验结果对比,选取合适的湍流模型;(2)运用选好的湍流模型对转盘上带去旋孔的旋转盘腔开展数值模拟,研究了不同的去旋角、去旋孔个数、盘腔间距、去旋孔径向位置、去旋孔轴向夹角、冷气无量纲流量及旋转雷诺数条件下,盘腔内的速度场、压力场、温度场和转盘表面努赛尔数分布;(3)通过三维数值模拟,将转盘上带去旋孔的共转盘腔与静盘上带预旋孔的转-静盘腔以及无切向速度分量的共转和转静盘腔进行盘腔内流动以及各物理量的对比;(4)针对外围屏上带去旋喷嘴的径向内流旋转盘腔,模拟了转速比、冷气流量以及旋转雷诺数对盘腔内流动换热的影响。 计算结果表明:盘腔内总压降系数随去旋孔个数的增多而减小,随去旋角的增大而减小。去旋孔个数越少、旋转雷诺数越大、冷气流量越大,则换热效果越强;叶片冷却空气进气孔的出流温度随旋转雷诺数的减小、冷气流量和去旋孔个数的增多而降低;在相同条件下,去旋进气比其他进气方式的盘腔内压力损失要小,冷气出流温度要低。对于对转盘腔而言,转速比对总压降系数影响不大,转静情况下,换热效果最弱。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V231

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨守辉;去旋对共转盘腔内流动特性影响的研究[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吉洪湖,S.C.Cheah,H.Iacovides,D.C.Jackson,B.E.Launder;旋转盘腔流场速度与压力的实验研究[J];工程热物理学报;1997年03期
2 张靖周,吉洪湖,王锁芳;具有径向进出流的转—静盘腔流动与换热的数值研究[J];工程热物理学报;2001年S1期
3 曹玉璋,林宇震,冯华仲,徐国强,邱绪光;空气冷却旋转盘的萘升华传热—传质模拟实验研究[J];航空动力学报;1993年03期
4 吉洪湖,张靖周,梁波;封闭转静盘腔中紊流的数值模拟[J];航空动力学报;2001年01期
5 何亚军,徐国强,陶智,丁水汀,蔡伟华;同向旋转盘间换热特性的实验研究[J];航空动力学报;2002年05期
6 杨成凤;张靖周;;高旋转雷诺数下预旋进气转-静盘腔流动换热特性[J];航空动力学报;2006年02期
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8 王锁芳;朱强华;栾海峰;张羽;;高位预旋进气转静盘腔换热实验[J];航空动力学报;2007年08期
9 王锁芳;朱强华;张羽;栾海峰;黄爱霞;;预旋进气位置对转静盘腔换热影响的数值研究[J];航空动力学报;2007年08期
10 黄爱霞;王锁芳;;反旋进气盘腔内流动与换热的数值模拟[J];航空动力学报;2008年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 冶萍;转—静盘腔系统的流动与换热特性数值研究[D];南京航空航天大学;2004年
2 武亚勇;反预旋进气旋转盘腔系统的流场实验与计算研究[D];西北工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 李彦梅;郭玉;江善和;张朝龙;吴文进;;扰流对大口径内锥流量计性能影响的仿真研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年03期
5 李国伟,蒋德明;内燃机多维燃烧模型的研究与发展[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1995年04期
6 姜毅;郝继光;傅德彬;;导弹发射过程三维非定常数值模拟[J];兵工学报;2008年08期
7 时素果;王国玉;权晓波;赵宇;;滤波器湍流模型在低温流体空化流动数值计算中的应用[J];兵工学报;2012年04期
8 李秋实,陆亚钧,李玲;对旋轴流风机的稳态流场数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
9 宁磊,丁水汀,陶智,徐国强;轴向通流多级旋转盘腔内的稳态换热特性[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
10 罗翔;徐国强;陶智;丁水汀;;具有离散出气孔的旋转盘平均换热特性[J];北京航空航天大学学报;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 龙血松;彭向和;贾兴豪;;90°弯头内导流片的优化设计[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
3 朴英;单繁立;;超声速流动中湍流模型的适用性分析与修正方法研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
4 邵奇;杨建明;刘树红;吴玉林;戴江;;三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析[A];2003年大型水电机组技术研讨会论文集[C];2003年
5 高忠信;邓杰;张世雄;;三峡水轮机全流道三维流动数值模拟研究[A];水轮发电机组稳定性技术研讨会论文集[C];2007年
6 李琳;邱秀云;;浑水水力分离清水装置内水沙两相湍流特性研究[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
7 赵雪峰;茅泽育;;紊流数值模拟方法研究进展[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2008年
8 孙业华;徐其功;李庆祥;黄启明;;大跨度建筑风场效应数值预测[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2007年
9 卢敦清;钱若军;;湍流标准κ-ε模型研究概述[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
10 杜广生;王德昌;周连第;;厢式货车井字型格栅法减阻节能的数值模拟[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
6 朱小林;胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究[D];华南理工大学;2010年
7 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
8 倪建军;气流床气化炉及其辐射废锅内的多相流动、传热与熔渣行为研究[D];华东理工大学;2011年
9 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
10 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
2 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
3 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
4 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈林;仿生鳍在船舶减摇中的应用与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 章小松;大功率泥泵空化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王建兵;双尾缘叶片尾部冷气对涡轮性能影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 位莎;船舶封闭式复合材料桅杆风载特性规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张靖周,吉洪湖,王锁芳;具有径向进出流的转—静盘腔流动与换热的数值研究[J];工程热物理学报;2001年S1期
2 曹玉璋,林宇震,冯华仲,徐国强,邱绪光;空气冷却旋转盘的萘升华传热—传质模拟实验研究[J];航空动力学报;1993年03期
3 徐国强,陶智,丁水汀,罗翔;中心进气旋转盘流动与换热的数值研究[J];航空动力学报;2000年02期
4 吉洪湖,张靖周,梁波;封闭转静盘腔中紊流的数值模拟[J];航空动力学报;2001年01期
5 王锁芳;朱强华;栾海峰;张羽;;高位预旋进气转静盘腔换热实验[J];航空动力学报;2007年08期
6 王锁芳;朱强华;张羽;栾海峰;黄爱霞;;预旋进气位置对转静盘腔换热影响的数值研究[J];航空动力学报;2007年08期
7 于霄;罗翔;徐国强;孙纪宁;;用PIV技术测量径向进气旋转盘腔内的流动[J];航空动力学报;2009年11期
8 朱晓华;刘高文;刘松龄;冯青;;带盖板的预旋系统温降和压力损失数值研究[J];航空动力学报;2010年11期
9 冯青,周彬,刘松龄;转盘-静盘腔内层流流动的相似分析及其N-S方程数值解[J];航空动力学报;1994年04期
10 徐国强,丁水汀,邱绪光,曹玉璋;具有中心进气外缘加热旋转盘的局部换热特性研究[J];航空动力学报;1995年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 冶萍;转—静盘腔系统的流动与换热特性数值研究[D];南京航空航天大学;2004年
2 武亚勇;反预旋进气旋转盘腔系统的流场实验与计算研究[D];西北工业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吉洪湖,S.C.Cheah,H.Iacovides,D.C.Jackson,B.E.Launder;旋转盘腔流场速度与压力的实验研究[J];工程热物理学报;1997年03期
2 张靖周,吉洪湖,王锁芳;具有径向进出流的转—静盘腔流动与换热的数值研究[J];工程热物理学报;2001年S1期
3 梁波,吉洪湖;轴向进气位置对转静盘腔传热影响的分析[J];工程热物理学报;2002年06期
4 曹玉璋,林宇震,冯华仲,徐国强,邱绪光;空气冷却旋转盘的萘升华传热—传质模拟实验研究[J];航空动力学报;1993年03期
5 徐国强,陶智,丁水汀,朱谷君;高位垂直进气旋转盘流动与换热的实验研究[J];航空动力学报;2000年02期
6 徐国强,陶智,丁水汀,罗翔;中心进气旋转盘流动与换热的数值研究[J];航空动力学报;2000年02期
7 罗翔,王建宁,徐国强;流量变化对中心进气旋转盘平均换热的影响[J];航空动力学报;2000年03期
8 罗翔,王建宁,徐国强;转速非稳态变化对中心进气旋转盘平均换热的影响[J];航空动力学报;2000年03期
9 吉洪湖,张靖周,梁波;封闭转静盘腔中紊流的数值模拟[J];航空动力学报;2001年01期
10 何亚军,徐国强,陶智,丁水汀,蔡伟华;同向旋转盘间换热特性的实验研究[J];航空动力学报;2002年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杨小利;旋转涡轮盘腔系统内部流场分布的实验和计算研究[D];西北工业大学;2005年
2 周雷声;带微型涡轮盘腔系统内部流场测量与计算研究[D];西北工业大学;2006年
【相似文献】
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4 徐国强,丁水汀,邱绪光,曹玉璋;具有中心进气外缘加热旋转盘的局部换热特性研究[J];航空动力学报;1995年03期
5 徐国强,丁水汀,陶智,罗翔;中心进气旋转盘的冷却效果实验研究[J];热能动力工程;2000年03期
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9 蔡毅,徐国强,丁水汀,陶智;旋转盘换热研究准则系统的确定[J];航空动力学报;2001年03期
10 曹玉璋,林宇震,冯华仲,徐国强,邱绪光;空气冷却旋转盘的萘升华传热—传质模拟实验研究[J];航空动力学报;1993年03期
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1 陶俊林;徐伟芳;陈刚;李思忠;张方举;黄西成;;旋转盘冲击拉伸实验系统的建立[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
2 王礼立;;李先生引领我走上力学人生[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
3 夏源明;孟庆良;;弹塑性材料动态断裂实验与理论研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
4 沈淑敏;;构造模型相似律的实验研究——油压式模拟实验机试制[A];中国地质科学院文集(1981)[C];1983年
5 张来发;;用旋转法测定人体的转动惯量[A];第四届全国运动生物力学学术会议论文集(四)[C];1983年
6 宋卫东;刘海燕;宁建国;;钨合金材料的动态拉伸实验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
7 关锦清;周刚;文潮;唐仕英;林英睿;刘晓新;李迅;;20g钢冲击拉伸与压缩特性实验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
8 胡玉华;刘长城;郭祥萍;;日本奥林巴斯AU-400全自动生化分析仪的维修及保养[A];新疆医学工程学会第五届学术年会论文汇编[C];2004年
9 胡玉华;刘长城;郭祥萍;;日本奥林巴斯AU-400全自动生化分析仪的维修及保养[A];中华医学会医学工程学分会第七次学术年会论文集[C];2004年
10 曹侃;汪洋;王宇;;低温下聚碳酸酯冲击拉伸性能的实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈苑;如何选择“合身”的橱柜[N];北京日报;2001年
2 ;双盘式有色金属涡流分选机[N];中国有色金属报;2004年
3 张晓薇;车亮青春年华[N];中国航空报;2005年
4 广西 陈裕;碟机检修实例集萃[1][N];电子报;2007年
5 本报记者 唐烨;柬埔寨全球最小证交所诞生[N];解放日报;2011年
6 端 文;质量之旅从泥泞小道上启程[N];中国质量报;2004年
7 ;讯宝MC3000手持移动计算终端[N];电脑商报;2005年
8 刘宏 王文郁;选购橱柜注意五大问题[N];中国消费者报;2003年
9 文/小灵;MP3挖掘应用潜力[N];计算机世界;2004年
10 树立;美海军陆战队一半飞机停飞[N];中国航空报;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 黄迎红;旋转盘离心雾化制备球形焊粉设备及工艺研究[D];昆明理工大学;2007年
2 张杰立;火炮压力测试中温度影响问题的研究[D];南京理工大学;2009年
3 郭琳;倾转旋翼模型实验台伺服系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2007年
4 汪石农;倾转旋翼模型实验台的操纵机构及控制系统设计[D];南京航空航天大学;2006年
5 李贤;应变率相关弹塑性材料动态断裂韧性的试验研究[D];安徽理工大学;2007年
6 付顺强;聚碳酸酯动态拉伸力学性能研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 徐伟芳;冲击拉伸试验技术及其在镁铝合金上的应用[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
8 卜其龙;高压涡轮盘腔旋转传热实验台设计及其流动和换热的计算研究[D];西北工业大学;2002年
9 张宗霞;文物碎片分类检索的研究与实现[D];山东大学;2005年
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