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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 93 毫秒
1.
对某型燃气轮机高压涡轮动叶进行气热耦合数值模拟,分析了该叶片的温度场情况。叶片表面最高温度为1 210 K左右,平均冷却效果为0.425。为了解决该叶片前缘温度较高且存在较大的温度梯度,以及顶部叶冠的冷却需要消耗大量冷却空气的问题,对该叶片进行了去掉顶部叶冠、增加前缘气膜的改型设计。通过对改型叶片进行数值模拟,并根据结果进行优化,最终得到一个满足设计要求的冷却结构。优化后的涡轮叶片前缘温度降到1 150 K以下,平均冷却效果达到0.45,满足设计要求。  相似文献   

2.
燃气轮机透平叶顶区域存在复杂的流动和换热问题,承受很高的热负荷。为了降低透平动叶叶顶温度,在透平叶顶现有结构的基础上提出气膜冷却和气膜+内冷通道冷却两种叶顶冷却方案,并通过流热耦合计算分析冷却升级前后叶顶区域的换热和流动特性。研究发现:叶顶气膜冷却方案可有效降低叶顶温度,特别是叶顶前缘至中弦区域;而气膜+内冷通道冷却方案基于外部气膜冷却,结合内部冷却通道设计,可进一步降低叶顶尾缘的温度;与原型叶片相比,气膜+内部冷气通道的复合冷却设计可以使叶顶尾缘最高温度降低24 K。  相似文献   

3.
针对典型涡轮冷却叶片,利用工业CT扫描、3D激光扫描、相关点云处理软件和三维建模软件,重构三维模型,进行高质量的网格划分,合理设置边界条件,对涡轮一级动叶进行气热耦合数值模拟分析。结果表明:该一级动叶叶身温度分布均匀,最高温度约935℃,低于材料可承受的温度,出现在前缘叶顶处,为涡轮叶片冷却结构的优化设计提供参考。  相似文献   

4.
针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。  相似文献   

5.
采用气热耦合数值方法研究冷却流量对热障涂层气冷涡轮叶片冷却性能的影响。分析表明:叶片的冷却效率随冷却流量的增加而增大,但增幅则逐渐下降。吸力面上,附加热障涂层的效果更好。基准工况下,温度的降幅为72.6K,冷却效率的增幅为6.5%。尾部部分区域内部冷却不足,热障涂层阻碍热量从金属表面向流体传递,金属表面温度升高,综合冷却性能下降,因此,只有配合高效的内冷技术,才能达到理想的冷却效果。  相似文献   

6.
一维冷却通道气热耦合计算是分层涡轮叶片冷却结构设计的重要方法。发展了以管道网络算法为核心的内部冷却特性计算程序,并与三维传热计算进行了耦合。通过与MarkⅡ叶片特定实验工况下的结果进行对比,验证了方法的有效性。此外,进一步将带肋结构流道传热特性相关经验公式集总在一维气热耦合算法中,分析了带肋通道改型的MarkⅡ叶片冷却性能。结果显示,带肋结构相比光滑流道能显著提升换热性能,在中径截面处较原方案温度下降15~30 K。  相似文献   

7.
多通道壁面射流冷却结构是一种新型的燃气透平动叶内部冷却结构,具有消耗冷气少、压力损失小等优点。本文构建了简化的壁面射流冷却叶片与GE-E3冷却结构叶片模型,采用流热耦合方法对比研究了其流动与换热特性。结果表明,壁面射流冷却通道内的狭小空间抑制了横流的产生,冷气在冷却通道中形成了流向涡;前缘冷气流道中的大量冷气流经吸力侧冷却区,并从出口压力更小、面积更大的尾缘排出,使得前缘气膜孔出流的冷气流量和动量较小,冷气在叶片外表面的气膜覆盖特性更好;离心力的影响导致前缘冷气流道中叶根处的压力较低,叶根附近的气膜孔出现燃气主流入侵现象。相比于GE-E3叶片,壁面射流冷却叶片的前缘温度和温度梯度都较小,因此多通道壁面射流冷却在前缘具有更优异的冷却特性。  相似文献   

8.
为评估湿空气透平循环中湿燃气对透平叶片燃气侧换热特性的影响,以及湿空气对透平叶片冷却效果的影响,以C3X叶片为例,采用热流固耦合的数值计算方法,研究了湿燃气含湿量对透平叶片表面温度和传热系数的影响,对比分析了干空气与湿空气冷却效果的差异.同时在研究范围内给出了透平叶片燃气侧传热系数的无量纲关系式,为湿化燃气轮机透平叶片的优化和冷却结构设计提供参考.结果 表明:湿燃气含湿量对透平叶片燃气侧的流动性能基本无影响;当湿燃气含湿量从0 g/kg增加到150 g/kg,主流进口温度为1473 K时,透平叶片表面平均传热系数增加10%,且增加幅度随着主流进口温度的升高而增大,叶片表面最高温度平均提高10 K;与干空气相比,湿空气作为冷却工质时的叶片表面温度更低,冷却效率更高,且冷却效率随着湿空气合湿量的增加而提高.  相似文献   

9.
以燃气透平端壁气膜冷却特性为研究对象,在满足流-固耦合换热温度场相似性条件的基础上,首次提出了一种新的气膜冷却端壁表面温度分布预测方法。提出端壁表面温度场相似性成立条件:(1)主流雷诺数和吹风比相同,维持主流温度恒定,改变冷气进口温度;(2)维持冷气进口温度恒定,改变主流温度。首次用定量的方法,描述流-固耦合换热温度分布图的相似性现象,发现当冷气进口温度恒定为750 K时,主流和冷气温差大于150 K才有较好的相似性;当主流温度恒定为1 700 K时,主流和冷气温差大于250K才有较好的相似性。预测方法要求具有两组已知温度场。当被预测工况与已知工况之间的温差在[-400 K,200 K]区间之内时,预测偏差小于5.5%。  相似文献   

10.
陆泊桥  刘红  尹洪超 《节能》2020,39(6):124-128
为了研究内置高温热管结构的叶片冷却的热防护方式的可靠性,建立三维叶片疏导式结构等效换热模型,对其等效换热过程进行了数值模拟,得出叶片内部的温度分布和外部流场的各物理性质参数。结果表明该模型可以简化地模拟出热管的高导热性和均温性等特点,同时分析了影响该冷却方式的主要影响因素:在其他条件不变的情况下,入口温度越高,速度越高,叶片整体温度越高。该结果对叶片正常工作范围的确定有重要的参考价值。  相似文献   

11.
Cooling technology of gas turbine blades,primarily ensured via internal forced convection,is aimed towards withdrawing thermal energy from the airfoil.To promote heat exchange,the walls of internal cooling passages are lined with repeated geometrical flow disturbance elements and surface non-uniformities.Raising the heat transfer at the expense of increased pressure loss;the goal is to obtain the highest possible cooling effectiveness at the lowest possible pressure drop penalty.The cooling channel heat transfer problem involves convection in the fluid domain and conduction in the solid.This coupled behavior is known as conjugate heat transfer.This experimental study models the effects of conduction coupling on convective heat transfer by applying iso-heat-flux boundary condition at the external side of a scaled serpentine passage.Investigations involve local temperature measurements performed by Infrared Thermography over flat and ribbed slab configurations.Nusselt number distributions along the wetted surface are obtained by means of heat flux distributions,computed from an energy balance within the metal domain.For the flat plate experiments,the effect of conjugate boundary condition on heat transfer is estimated to be in the order of 3%.In the ribbed channel case,the normalized Nusselt number distributions are compared with the basic flow features.Contrasting the findings with other conjugate and convective iso-heat-flux literature,a high degree of overall correlation is evident.  相似文献   

12.
戴韧  王蛟  王宏光 《热力透平》2013,(4):276-282
通过某型号涡轮气冷叶片的设计与验证,建立了一种简化的气冷叶片流热解耦设计模拟方法,结合对流冷却、冲击冷却的实验结果,通过调整冷气参数,达到控制叶片表面温度的要求.在平面叶栅热风洞中,通过调整尾流板角度,控制叶片表面流动状态,满足叶栅流动的周期性条件,保证了热测量的正确性.完成了气冷叶片的设计、分析与验证的系列工作,为今后研制气冷叶片建立了扎实基础.  相似文献   

13.
为了快速设计一套涡轮静叶的冷却结构,采用单元设计法、管网计算、三维导热计算方法对某型涡轮第一级静叶进行内部冷却结构设计。设计结果表明:管网计算设计得到第一级静叶冷却结构的实际冷气量为7.28 g/s,略小于设计最大值7.8 g/s。最大无量纲壁温为0.98,小于设计允许的最大无量纲壁温1;三维温度场计算表明,叶片表面平均无量纲温度0.876,冷却效率为0.530。  相似文献   

14.
为了解决传统多孔材料孔隙结构不可控的问题,制备具有可控微冷通道的冷却结构对提高涡轮叶片冷却效率有着重要意义。为了研究不同冷却通道参数对叶片发汗冷却效率的影响,通过数值模拟方法研究了不同注入比下,仿生树形通道和传统直孔通道发汗冷却多孔板的换热特性及流动机理。同时,研究了6种不同模型参数多孔板在不同注入比下的冷却性能及流场的变化情况。研究结果表明:在内表面比和冷却剂出口面积基本一致的条件下,仿生树形多孔板具有更高的冷却效率;当注入比为2%时,仿生树形多孔板的平均冷却效率提高了5%,且存在一个最佳的注入比使得整体的冷却效率最高;冷却剂的出口面积是影响发汗冷却效率的关键性独立参数,与冷却剂的注入比大小有关;孔隙率对整体的冷却效率影响较小,内表面积比越大,发汗冷却的整体冷却效率越高。  相似文献   

15.
The film cooling technique is one of the most useful cooling methods. At present, the midchord region of gas turbine blades in an aeroengine often adopt a sparse film cooling technique and impingement cooling technique at the same time. So the interior heat transfer characteristics on the inner side of blades due to the sparse film cooling holes have become a very complicated and interesting problem. In this paper, the heat transfer characteristics of impingement‐cooling have been investigated experimentally. Through lots of experimental data, the effect of flow parameters and geometric parameters on heat transfer characteristics has been studied. Correlation equations obtained show good agreement with experimental data. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 34(3): 197–207, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20052  相似文献   

16.
This study is an advanced investigation for the cooling of high temperature turbine vanes and blades.The efficientheat exchanging near the surface of a blade may be achieved by forcing a cooling air flow emitting out of a thinlayer of the porous metal which is pasted on the structural high strength metal.The contents include the consid-eration on the computational model of heat transfer through a layer of porous material,the concrete modeling andthe analysis of the model,the numerical survey of key parameters for both the two-layer porous materials and theheat transfer fluid flow passing through the model channels.The results revealed that the constructed system isreasonable.Proposed an evaluation formula for the porous material heat transfer efficiency.  相似文献   

17.
气冷涡轮级气热耦合非定常数值模拟   总被引:3,自引:1,他引:2       下载免费PDF全文
采用三维非定常气热耦合模拟的数值方法,对具有冷却结构的单级涡轮进行非定常流动和冷却性能进行研究,通过对非定常流场和固体温度场的分析来探讨冷气对叶片排内流场和固体温度场的影响,指出在非定常状态下,不同的动、静叶相对位置对应不同的气膜出流情况。上游周期性不稳定尾流会造成下游动叶片主流掺入气膜保护层,会造成气膜冷却效率降低。尾迹对叶片前缘的撞击引起瞬间的冲角增大,叶片气动负荷以及温度分布存在一定程度的波动,吸力面前缘受到的干扰更为明显。  相似文献   

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