竹節(jié)形擾流柱對換熱效果的影響.pdf

1、渦輪葉片尾緣主要采用多排擾流柱結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化換熱，在加強(qiáng)了葉片冷卻效果的同時(shí)也帶來了很大的流動(dòng)損失，本文首次提出了一種具有良好流線外形的新型擾流柱—竹節(jié)形擾流柱，并對裝有竹節(jié)形擾流柱群的通道進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。 用試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法比較了最小橫截面相同的圓柱形、圓柱竹節(jié)形和橢圓竹節(jié)形擾流柱群的換熱和壓力損失特性。結(jié)果表明：圓柱竹節(jié)形擾流柱的平均努塞爾特?cái)?shù)比圓柱形擾流柱的高4％左右；橢圓竹節(jié)形擾流柱的平均努塞爾特?cái)?shù)比圓柱形

2、擾流柱的低10％左右。當(dāng)雷諾數(shù)Re﹤15000時(shí)圓柱竹節(jié)形擾流柱的壓力損失小于圓柱形擾流柱的壓力損失1.28％～4.07％，當(dāng)雷諾數(shù)Re＞15000時(shí)圓柱竹節(jié)形擾流柱的壓力損失小于圓柱形擾流柱的壓力損失0.39％～6.59％。而橢圓竹節(jié)形擾流柱平均壓力損失系數(shù)比圓柱形擾流柱的壓力損失低48.22％～55.78％。結(jié)果表明：橢圓竹節(jié)形擾流柱在保持了相當(dāng)?shù)膹?qiáng)化換熱能力的同時(shí)大大降低了壓力損失，是一種高效低阻的新型擾流柱。 擾流柱的

3、排列間距對流動(dòng)和換熱也有很大的影響，不論是橫向間距S還是縱向間距L，隨著間距的變小，擾流柱排列的壓力損失都有著不同程度的加強(qiáng)，但改變橫向間距S引起的擾流柱排列的換熱能力要比改變流向間距L更為顯著。擾流柱節(jié)數(shù)的變化也對流動(dòng)和換熱也有很大的影響。由數(shù)值計(jì)算結(jié)果得知，一節(jié)橢圓竹節(jié)形擾流柱的綜合換熱性能優(yōu)與二節(jié)和三節(jié)的橢圓竹節(jié)形擾流柱。帶擾流柱的流體通道的渦對流動(dòng)和換熱產(chǎn)生很大的影響。圓柱形擾流柱的馬蹄渦，通道渦擾流尾渦最大，園柱竹節(jié)形次之，橢