用于燃?xì)廨啓C(jī)的平板氣膜冷卻孔型影響因素的研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船舶、發(fā)電、冶金、化工、能源與動(dòng)力工程等領(lǐng)域,燃?xì)廨啓C(jī)熱效率隨著進(jìn)氣溫度的增加而提高,但葉片材料的耐高溫性能有限。因此必須對(duì)葉片進(jìn)行冷卻保護(hù)。渦輪葉片冷卻一種比較重要的方法是氣膜冷卻技術(shù)。平板表面氣膜冷卻各個(gè)參數(shù)的研究相對(duì)簡(jiǎn)單,并且平板模型的研究結(jié)果經(jīng)過(guò)稍許修正便可用于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。氣膜冷卻的效果取決于氣膜孔附近區(qū)域的流動(dòng)特性,由氣膜冷卻效率來(lái)衡量。
　　 本文的數(shù)值計(jì)算基于Fluent軟件平臺(tái),采

2、用RNGκ-ε湍流模型,控制方程的離散采用有限體積法,壓力-速度耦合應(yīng)用SIMPLEC算法,分離隱式求解穩(wěn)態(tài)Navier-Stokes方程,研究了圓柱孔、擴(kuò)散孔和橫向擴(kuò)散孔在不同吹風(fēng)比、不同孔排布置方式時(shí)壁面冷卻效率、流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)以及孔內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu),同時(shí)還研究了新型反渦孔的壁面冷卻效果和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化。
　　 研究結(jié)果主要包括:(1)雙排孔順排布置時(shí),在所選取的4種吹風(fēng)比下,相對(duì)于圓柱孔和擴(kuò)散孔,橫向擴(kuò)散孔和新型反渦孔的冷卻氣膜覆蓋區(qū)

3、域較大,底面孔中心線(xiàn)的冷卻效果均較好,且新型反渦孔的孔間冷卻效果始終最好;吹風(fēng)比為0.5時(shí),4種孔型孔中心線(xiàn)的冷卻效率相差不大;(2)圓柱孔射流隨著吹風(fēng)比增大,冷卻效率減小,其它3種孔型則與之有相反的趨勢(shì);(3)相同吹風(fēng)比時(shí),圓柱孔反向渦旋對(duì)的尺度最大;擴(kuò)散孔和橫向擴(kuò)散孔不同程度地抑制了渦強(qiáng)度,且隨著向下游延伸,渦中心逐漸遠(yuǎn)離壁面,渦強(qiáng)度也不斷減弱,新型反渦孔兩側(cè)孔的存在也在一定程度上抑制了反向渦旋對(duì);(4)孔的結(jié)構(gòu)對(duì)孔內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)有影響