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《南京航空航天大学》 2003年
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基于场协同理论的航空发动机冷却结构传热特性的数值研究

胡娅萍  
【摘要】: 本文依据经典强化传热理论和场协同理论对二维、三维气膜冷却及致密多孔壁复合冷却的流场和温度场的特性进行了数值模拟研究。 首先在二维狭缝射流气膜冷却流场的数值分析中,本文研究了在不同的二次流入射角α和吹风比M条件下的绝热平壁气膜冷却流场中的速度、温度和壁面有效温比的分布,重点探讨了α与M对冷却效率的影响,并通过场协同理论解释了气膜冷却效率的变化规律。然后对三维单排离散孔的气膜冷却流场传热特性进行了数值模拟,主要研究了二次流入射角α对气膜冷却效果的影响,并分析了计算结果的场协同性。最后建造了对流—致密多孔壁—气膜复合冷却模型,分别研究了吹风比M、冷气流入射角α和孔间距p及孔排距s对流场和冷却效率的影响,通过比较得出了最佳的冷却结构方案,并进行了场协同验证。 本文的研究工作对于在航空发动机高温部件的冷却中发展基于流场调节的高效低阻的冷却技术有较大的意义。
【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】:2003
【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2条
1 张晶;火焰筒多斜孔壁传热特性研究及一维壁温设计程序开发[D];南京航空航天大学;2010年
2 李业芳;基于液氮冷却方式的气动加热表面温度分布数值研究[D];南京航空航天大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 许全宏,张宝华,林宇震,刘高恩;冲击加多斜孔双层壁冷却方式气膜绝热温比研究[J];航空动力学报;2000年04期
2 俞文利,林宇震,刘高恩;冲击加多斜孔双层壁冷却方式多斜孔内换热研究[J];航空动力学报;2001年04期
3 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
4 林宇震,宋波,李彬,刘高恩;多斜孔壁冷却方式小孔内对流换热研究[J];航空动力学报;1999年01期
5 宋波,林宇震,刘高恩,王华芳;不同排列方式多斜孔壁气膜冷却绝热温比研究[J];航空动力学报;1999年01期
6 徐红洲,苏红桢,刘松龄,许都纯;倾斜30°锥形喷孔气膜冷却的流动和传热实验研究[J];推进技术;1996年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘昆;陶智;吴宏;王蛟;;V型沟槽表面流动换热的比拟特性[J];北京航空航天大学学报;2008年08期
2 吴宏;孟恒辉;赵振明;吴宏伟;;吹风比和曲率对旋转曲面气膜冷却效率影响[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
3 车德勇;白小元;赵福明;郭婷婷;李少华;;不同扇形角度气膜冷却的数值模拟[J];东北电力大学学报;2007年06期
4 袁锋;竺晓程;杜朝辉;;尾迹对气膜冷却影响的三维非定常数值模拟[J];动力工程;2006年06期
5 袁锋;吴亚东;竺晓程;杜朝辉;;旋转对涡轮叶片气膜冷却影响的数值模拟[J];动力工程;2007年02期
6 李建华;杨卫华;陈伟;宋双文;张靖周;;椭圆形突片气膜冷却效率的试验研究[J];动力工程;2008年04期
7 李少华;张玲;张伟宏;彭涛;;复合角度气膜冷却叶片的数值模拟[J];动力工程;2009年10期
8 张玲;温国亮;彭涛;李少华;;带复合角度气膜孔的透平叶片冷却流场大涡模拟[J];动力工程学报;2010年07期
9 袁锋;张才稳;黄海舟;竺晓程;杜朝辉;;旋转气冷涡轮流场的数值模拟[J];动力工程学报;2011年06期
10 王磊;张靖周;杨卫华;李廷斌;;冲击/发散冷却气膜冷却效率的实验研究[J];工程热物理学报;2007年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 原和朋;朱惠人;孔满昭;刘存良;;吹风比对后台阶三维缝隙气膜冷却效率的影响[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
2 杨卫华;宋双文;胡好生;张靖周;;椭圆形突片气膜冷却效率的实验研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
3 付佳;易仕和;王小虎;葛勇;朱杨柱;;高超声速钝头体表面超声速气膜冷却的试验研究[A];第十五届全国激波与激波管学术会议论文集(上册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 王晓东;透平机械内部复杂流动的数值模拟与叶片设计的鲁棒优化[D];华北电力大学(北京);2010年
3 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
4 向安定;涡轮叶片型面气膜冷却的研究[D];西北工业大学;2003年
5 毛军逵;一种基于热驱动理论的新型冷却技术机理研究[D];南京航空航天大学;2003年
6 蒋雪辉;非定常尾迹对气膜冷却影响的研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2004年
7 韩振兴;热敏液晶测温技术及其在平板气膜冷却实验中的应用[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2005年
8 夏婕;一种新型冷却技术中应用多孔介质的机理研究[D];南京航空航天大学;2006年
9 邱庆刚;仿螺旋肋片内冷通道流动与换热特性研究[D];大连理工大学;2006年
10 袁锋;带前缘气冷的旋转涡轮流场实验与数值研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜利梅;叶片前缘气膜冷却传热特性的研究[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 程波;航空发动机双层壁火焰筒冷却设计研究[D];电子科技大学;2011年
4 张晶;火焰筒多斜孔壁传热特性研究及一维壁温设计程序开发[D];南京航空航天大学;2010年
5 郭家良;浮动壁式火焰筒壁温优化研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 王利;火焰筒壁面复合冷却结构的流动与换热特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 李业芳;基于液氮冷却方式的气动加热表面温度分布数值研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 高小山;涡轮叶片冷却流动与换热模型信息系统研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 赵亦凡;F级中低热值燃气轮机涡轮的改型设计优化[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 石蕊;回流燃烧室弯曲段壁面复合冷却特性的研究[D];南京航空航天大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康青;红外辐射材料的研究现状与发展趋势[J];材料导报;1996年02期
2 王南炎,张可忠,张国强;尾翼片气动加热温度分布数值研究[J];弹道学报;1994年04期
3 郑正泉;低温气液两相流动态模拟及实验研究[J];低温与超导;1999年04期
4 李祥东,汪荣顺,顾安忠;低温液体流动沸腾数值计算中的动量模拟[J];低温与超导;2004年04期
5 任欣,张鹏,王如竹;大空间和毛细管内液氮池沸腾传热的实验研究[J];低温与超导;2005年03期
6 徐靖中,葛绍岩;弯曲壁面离散孔气膜冷却数值计算[J];工程热物理学报;1983年01期
7 桂业伟,袁湘江;类前缘防热层流场与热响应耦合计算研究[J];工程热物理学报;2002年06期
8 胡娅萍,吉洪湖;平壁气膜冷却流场与温度场的协同分析[J];工程热物理学报;2004年01期
9 杨瑞昌,唐虹,王彦武;自然循环过冷沸腾流动不稳定性的研究[J];工程热物理学报;2004年03期
10 艾青;夏新林;唐尧;;求解飞机蒙皮耦合热效应的壁面热流函数法[J];工程热物理学报;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 齐守良;微通道中液氮流动和换热特性研究[D];上海交通大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 刘高文,刘松龄,许都纯,Lapw orth B L,Forest A E;涡轮叶栅前缘上游端壁气膜冷却的流场实验研究[J];航空动力学报;2001年02期
2 方韧,李彬,林宇震,刘高恩;多斜孔壁气膜冷却绝热温比传热传质类比实验研究[J];航空动力学报;1998年01期
3 刘高文,董素艳,刘松龄;涡轮平面叶栅端壁附近的流动和损失[J];推进技术;2000年01期
4 林宇震,李彬,宋波,刘高恩;多斜孔壁冷却方式不同进气角度小孔内对流换热研究[J];推进技术;1999年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张鸣远 ,陈学俊 ,邹福康 ,葛绍岩 ,陈时钧;双排叉排孔气膜冷却特性研究 (一) 传热系数[J];航空动力学报;1990年01期
2 江涛 ,范卫红 ,刘松龄;气膜冷却涡轮叶栅气动损失数值计算[J];航空动力学报;1993年02期
3 徐靖中,葛绍岩;弯曲壁面离散孔气膜冷却数值计算[J];工程热物理学报;1983年01期
4 黄伟光,陈乃兴;透平叶栅气膜冷却效果的数值研究[J];工程热物理学报;1997年06期
5 姚永庆,夏彬,葛绍岩,邹福康;弯曲壁面上离散孔气膜冷却均匀性的实验研究[J];航空动力学报;1988年02期
6 江涛;范卫红;刘松龄;;气膜冷却涡轮叶栅气动损失的TOTLOS算法[J];西北工业大学学报;1993年03期
7 朱惠人,许都纯,郭涛,刘松龄;孔排布局对叶片前缘气膜冷却的影响[J];航空学报;2000年05期
8 张树林,王洪斌;多斜孔板气膜冷却性能试验研究[J];航空发动机;2005年03期
9 彭威;姜培学;;冷却流通道内流动对气膜冷却影响的大涡模拟研究[J];工程热物理学报;2010年08期
10 罗明俊 ,邓化愚 ,刘波;气膜冷却对涡轮叶片表面压力分布的影响[J];航空动力学报;1989年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贺安江;;新型气膜冷却孔的数值研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
2 秦晏旻;郭安琪;任静;蒋洪德;;多参数影响下的气膜冷却特性及预测方法[A];中国动力工程学会透平专业委员会2011年学术研讨会论文集[C];2011年
3 周畅;张武昌;唐敏;;激光加工双层壁气膜孔的探索[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
4 王文三;唐菲;徐建中;;1+1/2对转涡轮低压动叶前缘气膜冷却的非定常特性研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
5 张玲;李少华;朱励;郭婷婷;;旋转叶片气膜冷却孔间冷却死区的数值研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
6 李佳;任静;蒋洪德;;燃气轮机高温叶片气膜冷却系统的研究进展[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
7 伊进宝;乔渭阳;许开富;王占学;;航空燃气涡轮中冷气掺混流动物理过程的数值模拟研究[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
8 杨卫华;宋双文;胡好生;张靖周;;椭圆形突片气膜冷却效率的实验研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
9 丰镇平;杨佃亮;余小兵;;燃气轮机叶栅通道中的传热和冷却研究[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
10 戴韧;赵志军;王宏光;杨爱玲;;涡轮气膜冷却流动与传热机理的基础研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 张正国;涡轴发动机的新进展[N];中国航空报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;燃气轮机透平气膜冷却机理的实验与理论研究[D];清华大学;2011年
2 王湛;燃气透平叶片气膜冷却设计及多场耦合分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
3 张玲;涡轮静叶复合角度气膜冷却流动的数值与实验研究[D];华北电力大学(北京);2010年
4 成克用;含化学热沉的气膜冷却流动与换热研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2013年
5 李雪英;气膜冷却各向异性湍流场中流动传热的相互作用机理研究[D];清华大学;2013年
6 蒋雪辉;非定常尾迹对气膜冷却影响的研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2004年
7 向安定;涡轮叶片型面气膜冷却的研究[D];西北工业大学;2003年
8 梁俊宇;涡轮叶片气膜冷却孔绕流的实验与数值模拟研究[D];华北电力大学;2012年
9 林智荣;蒸汽及燃气透平内部真实气体流动问题的研究[D];清华大学;2005年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈伟杰;气膜冷却孔型作用的实验研究[D];浙江理工大学;2014年
2 董海瑞;涡轮静叶复合角度气膜冷却特性的数值研究[D];东北电力大学;2013年
3 刘轶;基于切向喷射的气膜冷却的机理研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 付佳;瞬态热流测试技术及超声速气膜冷却的实验研究[D];国防科学技术大学;2012年
5 刘亚林;透平叶片顶部泄漏流和气膜冷却混合特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 曲宏伟;燃气轮机叶片前缘气膜冷却流动特性的实验研究[D];东北电力大学;2011年
7 翟丽娜;基于DES方法的气膜冷却数值模拟[D];华北电力大学;2012年
8 吴冬;单入口—双出口平板孔射流气膜冷却特性研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
9 杜利梅;叶片前缘气膜冷却传热特性的研究[D];东北电力大学;2011年
10 孙绍海;小孔射流对涡轮叶栅气膜冷却影响的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2013年
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