收藏本站
《南京航空航天大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

叶栅通道内涡轮叶片表面流动与换热特性的研究

王璐  
【摘要】:随着燃烧室出口温度的逐年升高,涡轮的工作环境变得愈加的恶劣,而材料的耐温性无法跟上涡轮进口温度升高的步伐,同时压气机引出的冷却空气的温度随着压气机压比的不断提高,温度也在不断升高,冷却气体可以冷却的潜力变得更小。因此,唯有将现有的冷却方式不断优化,同时不断创新,挖掘新的冷却方式,才能为发动机推重比的提高做好准备,同时也能确保发动机工作的可靠性,提升发动机的寿命。 本文以某冷却叶片为研究对象,通过实验与数值计算相结合的方法,研究了有无气膜冷却两种情况下,叶片外部的流动特征。研究了叶栅通道中通道涡的变化规律以及通道涡与不同吹风比下的冷气出流形成的“卵形”涡对之间的相互作用。结果表明,通道涡沿着主流的流向不断向叶片中截面和吸力面靠近,并且随着主流雷诺数的增加,叶栅损失系数不断增加。流场中靠近端壁的“卵形”涡对中的一支会被通道涡增强,随着吹风比的增加,“卵形”涡对对通道涡的影响也增强。 对于换热方面的研究,结果表明,无气膜孔时,叶片前缘换热最强,吸力面的换热强于压力面,并且在吸力面的上下端壁处受通道涡影响,换热增强。有气膜孔时,在叶片吸力面,由于冷气向主流有不同程度的射入,叶片前半部分冷却效率随吹风比的增加而降低,后半部分由于冷气的再附着,随吹风比的增加而升高。在叶片压力面,由于冷气受主流压迫,能较好的贴附在叶片表面,随着吹风比的增加整个压力面冷却效率升高。沿着冷气出流截面上,靠近端壁的冷气喷射形成的低温区形状受通道涡的影响有点变形。远离端壁的低温区形状较规则,呈对称分布。沿着下游流动方向,低温区域温度不断升高。 第四章针对一种复合冷却结构,利用Fluent软件进行了数值计算,分析了该结构的优越性和不合理之处,随后进行了结构改进,改进之后再一次进行数值计算,并将前后的计算结果进行了对比,叶片前缘温度有所降低,叶片整体温度分布更加均匀。
【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】:2012
【分类号】:V231.1

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周建兴,陶智,吴宏,丁水汀;涡轮叶片尾缘复合冷却通道换热的数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2004年02期
2 孙丽;宦克为;邸旭;石晓光;郑峰;;距离对红外热像仪测温精度的影响及校正方法研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年01期
3 朱彦伟;朱惠人;;湍流模型对叶片表面换热计算的影响[J];航空动力学报;2007年10期
4 张华良;谭春青;陈海生;山本孝正;;平面涡轮叶栅内旋涡结构的试验研究[J];机械工程学报;2010年12期
5 孙兆文;朱惠人;周雷声;张永科;;涡轮叶片表面全气膜冷却传热实验研究[J];汽轮机技术;2008年02期
6 刘慧开,杨立;红外热像仪的最大测温误差分析[J];热科学与技术;2002年02期
7 李军;;用CFD研究涡轮静叶栅的二次流损失[J];燃气轮机技术;2007年04期
8 文生琼;何爱杰;王皓;;热障涂层在航空发动机涡轮叶片上的应用[J];燃气涡轮试验与研究;2009年01期
9 朱光宇,俞茂铮,程代京;透平动叶栅二次流涡系演变及气动特性的数值模拟[J];西安交通大学学报;2002年11期
10 白江涛;朱惠人;张宗卫;许都纯;;叶片全表面换热系数和冷却效率的实验测量[J];西安交通大学学报;2010年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭帮辉;黄剑波;王志;吴宏圣;;目标距离和视场角变化对红外热像仪测温精度影响的理论分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年01期
2 栾忠兴;李勇;薛彦光;曹丽华;;汽轮机静叶栅二次流损失的数值研究[J];东北电力大学学报;2012年02期
3 朱光宇,俞茂铮,戴丽萍,候平利;汽轮机调节级动叶栅大负冲角工况下的三维分离流动研究[J];动力工程;2004年02期
4 张奕轩;孔学东;;提高InfraScopeⅡ红外热像仪测温精确性探讨[J];电子产品可靠性与环境试验;2006年05期
5 朱光宇,俞茂铮;小展弦比透平动叶栅二次流涡系演变及气动特性数值分析[J];工程热物理学报;2003年05期
6 官上洪;王毕艺;赵万利;闫秀生;;红外热像仪测温精度分析[J];光电技术应用;2012年03期
7 朱彦伟;马争胜;高扬;;影响叶片表面换热主要因素的分析[J];硅谷;2008年20期
8 刘盼年;刘艳;姜沃函;陆华伟;;涡轮叶栅叶顶间隙泄漏流动实验研究[J];大连理工大学学报;2013年06期
9 周轶群;佟文伟;刘芳;张开阔;;热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响[J];材料工程;2014年01期
10 易小兰;张华良;苏赫;高庆;陈海生;谭春青;;超高负荷涡轮叶栅内的旋涡结构分析[J];工程热物理学报;2014年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王顺森;毛靖儒;刘观伟;丰镇平;;透平叶栅内涡系非定常演化及损失探讨[A];中国动力工程学会透平专业委员会2007年学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘子亘;汽轮机复速级特性研究[D];中国舰船研究院;2011年
2 李云红;基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 张楠楠;超低压等离子喷涂中的等离子焰流检测及涂层制备[D];大连理工大学;2012年
4 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
5 杨玉娥;热障涂层结构性能及健康状况微波无损检测方法研究[D];北京工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙毅;汽轮机变工况下气动性能的数值模拟[D];东北电力大学;2011年
2 王梅丽;非定常尾迹对动叶传热特性影响的数值分析[D];东北电力大学;2011年
3 范晓义;基于红外技术的建筑物外墙质量控制研究[D];中国海洋大学;2011年
4 夏正浩;无人机视觉着陆中红外合作目标的热晕模糊去除方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 孙涛;基于红外热成像的生命探测系统[D];燕山大学;2011年
6 郭艳;多元平行流式冷凝器炉中钎焊工艺研究[D];重庆大学;2011年
7 琚选择;除油水力旋流器三维数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年
8 付春丽;海管氮气置换混气规律研究[D];中国石油大学;2009年
9 关天钦;低速风洞试验地板附面层控制数值模拟研究[D];华中科技大学;2009年
10 杜鹃;增压器涡轮叶轮温度场分析与测试方法研究[D];中北大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁巍,陆亚钧,李秋实;叶轮机械内的分离旋涡流动[J];工程热物理学报;2002年06期
2 王仲奇,韩万今,徐文远;低展弦比透平叶片弯曲方法研究[J];工程热物理学报;1995年01期
3 朱永波,赵晓路,蔡睿贤;应用不同湍流模型计算叶栅流场的结果与比较[J];航空动力学报;2001年01期
4 周逊,韩万金;涡轮矩形叶栅中的旋涡模型的进展回顾[J];航空动力学报;2001年03期
5 向安定,罗小强,朱惠人,许都纯,刘松龄;涡轮叶片表面气膜冷却的传热实验研究[J];航空动力学报;2002年05期
6 刘景梅,周盛;叶轮机械新流型探索雏议[J];航空动力学报;1995年03期
7 苏红桢,刘松龄,陈辅群,许都纯;扰流柱排内部流场的实验研究[J];航空动力学报;1997年02期
8 董素艳,刘松龄,苏红桢;扰流柱排内换热的实验研究[J];航空动力学报;1999年01期
9 霍武军,孙护国;先进的航空发动机涡轮叶片涂层技术[J];航空科学技术;2001年03期
10 杨立;红外热像仪测温计算与误差分析[J];红外技术;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王鹏;大深径比气膜孔的电火花加工技术[J];航空制造技术;2003年07期
2 刘湘云,陶智,丁水汀,徐国强,邓宏武;带60°肋U型通道中气膜孔对通道换热特性的影响[J];航空动力学报;2005年05期
3 徐磊;常海萍;常国强;张镜洋;;叶片内部气膜孔附近壁面局部换热特性[J];推进技术;2006年03期
4 李广超;朱惠人;郭涛;;带60°肋和气膜孔矩形通道换热研究[J];航空动力学报;2006年06期
5 徐磊;常海萍;毛军逵;张镜洋;;气膜出流冷气侧气膜孔附近壁面换热特性[J];推进技术;2007年02期
6 姚玉;张靖周;郭文;;气膜孔形状对导叶冷却效果影响的数值研究[J];航空动力学报;2008年09期
7 杨成凤;张靖周;;气膜孔内置扰动条作用下的射流-横流流场[J];推进技术;2009年01期
8 姚玉;张靖周;郭文;;气膜孔角度对导叶冷却效果影响的数值研究[J];航空动力学报;2009年03期
9 郭涛;朱惠人;许都纯;;双排簸箕形气膜孔下游换热研究[J];航空动力学报;2009年07期
10 胡博;毛军逵;刘震雄;黄菊;;狭小空间内气膜孔流量系数的数值模拟[J];航空动力学报;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘丹;王德新;杨丽艳;;导向叶片气膜孔电火花高速打孔工艺研究[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编(论文集)[C];2010年
2 齐歆霞;朱海南;;航空发动机叶片气膜孔加工工艺分析[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
3 于冰;朱海南;;高涡叶片气膜孔电火花加工工艺参数的优化[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
4 王德新;盛文娟;徐斌;金文缇;;叶片气膜孔簸萁槽电火花加工工艺[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(上)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 裘云;带肋壁与气膜孔出流通道的流动特性研究[D];西北工业大学;2003年
2 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
3 王文三;涡轮中气膜孔孔型及叶片气膜冷却的流动和冷却机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
4 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
5 姚玉;收敛缝形孔气膜冷却特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡博;狭小受限空间内气膜孔流量系数的数值模拟和实验研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 黄珂楠;气膜孔内局部堵塞对气膜冷却特性的影响的研究[D];南京航空航天大学;2013年
3 胡晓东;阵列冲击射流+溢流冷却结构流动换热特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 尹大鹏;航空发动机涡轮叶片冷却气膜孔加工技术[D];大连理工大学;2013年
5 张玥;液滴/空气两相气膜平板冷却性能研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
6 陈焱;致密微孔壁复合冷却数值模拟与实验研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 倪萌;有肋和气膜孔出流的通道内流动特性研究[D];西北工业大学;2003年
8 朱玉婷;涡轮外环块冷却结构流动和换热特性研究[D];南京航空航天大学;2013年
9 王璐;叶栅通道内涡轮叶片表面流动与换热特性的研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 辛亚楠;燃气涡轮复合冷却结构改进设计研究[D];哈尔滨工业大学;2011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